JP7333239B2 - Composite material - Google Patents

Composite material Download PDF

Info

Publication number
JP7333239B2
JP7333239B2 JP2019178545A JP2019178545A JP7333239B2 JP 7333239 B2 JP7333239 B2 JP 7333239B2 JP 2019178545 A JP2019178545 A JP 2019178545A JP 2019178545 A JP2019178545 A JP 2019178545A JP 7333239 B2 JP7333239 B2 JP 7333239B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
group
salt
polymer
hydrogen bond
mixture
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2019178545A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2021054927A (en
Inventor
聡 久保田
現 増田
貴哉 佐藤
博之 荒船
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nisshinbo Holdings Inc
Institute of National Colleges of Technologies Japan
Original Assignee
Nisshinbo Holdings Inc
Institute of National Colleges of Technologies Japan
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nisshinbo Holdings Inc, Institute of National Colleges of Technologies Japan filed Critical Nisshinbo Holdings Inc
Priority to JP2019178545A priority Critical patent/JP7333239B2/en
Priority to US17/764,269 priority patent/US11739284B2/en
Priority to CN202080068063.4A priority patent/CN114787248A/en
Priority to PCT/JP2020/035801 priority patent/WO2021065621A1/en
Priority to EP20870884.2A priority patent/EP4039737A4/en
Publication of JP2021054927A publication Critical patent/JP2021054927A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7333239B2 publication Critical patent/JP7333239B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J7/00Chemical treatment or coating of shaped articles made of macromolecular substances
    • C08J7/02Chemical treatment or coating of shaped articles made of macromolecular substances with solvents, e.g. swelling agents
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10MLUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M169/00Lubricating compositions characterised by containing as components a mixture of at least two types of ingredient selected from base-materials, thickeners or additives, covered by the preceding groups, each of these compounds being essential
    • C10M169/04Mixtures of base-materials and additives
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10MLUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M107/00Lubricating compositions characterised by the base-material being a macromolecular compound
    • C10M107/50Lubricating compositions characterised by the base-material being a macromolecular compound containing silicon
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10MLUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M125/00Lubricating compositions characterised by the additive being an inorganic material
    • C10M125/18Compounds containing halogen
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10MLUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M129/00Lubricating compositions characterised by the additive being an organic non-macromolecular compound containing oxygen
    • C10M129/02Lubricating compositions characterised by the additive being an organic non-macromolecular compound containing oxygen having a carbon chain of less than 30 atoms
    • C10M129/04Hydroxy compounds
    • C10M129/06Hydroxy compounds having hydroxy groups bound to acyclic or cycloaliphatic carbon atoms
    • C10M129/08Hydroxy compounds having hydroxy groups bound to acyclic or cycloaliphatic carbon atoms containing at least 2 hydroxy groups
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10MLUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M133/00Lubricating compositions characterised by the additive being an organic non-macromolecular compound containing nitrogen
    • C10M133/02Lubricating compositions characterised by the additive being an organic non-macromolecular compound containing nitrogen having a carbon chain of less than 30 atoms
    • C10M133/04Amines, e.g. polyalkylene polyamines; Quaternary amines
    • C10M133/06Amines, e.g. polyalkylene polyamines; Quaternary amines having amino groups bound to acyclic or cycloaliphatic carbon atoms
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10MLUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M133/00Lubricating compositions characterised by the additive being an organic non-macromolecular compound containing nitrogen
    • C10M133/02Lubricating compositions characterised by the additive being an organic non-macromolecular compound containing nitrogen having a carbon chain of less than 30 atoms
    • C10M133/04Amines, e.g. polyalkylene polyamines; Quaternary amines
    • C10M133/06Amines, e.g. polyalkylene polyamines; Quaternary amines having amino groups bound to acyclic or cycloaliphatic carbon atoms
    • C10M133/08Amines, e.g. polyalkylene polyamines; Quaternary amines having amino groups bound to acyclic or cycloaliphatic carbon atoms containing hydroxy groups
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10MLUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M133/00Lubricating compositions characterised by the additive being an organic non-macromolecular compound containing nitrogen
    • C10M133/02Lubricating compositions characterised by the additive being an organic non-macromolecular compound containing nitrogen having a carbon chain of less than 30 atoms
    • C10M133/16Amides; Imides
    • C10M133/18Amides; Imides of carbonic or haloformic acids
    • C10M133/20Ureas; Semicarbazides; Allophanates
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10MLUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M133/00Lubricating compositions characterised by the additive being an organic non-macromolecular compound containing nitrogen
    • C10M133/02Lubricating compositions characterised by the additive being an organic non-macromolecular compound containing nitrogen having a carbon chain of less than 30 atoms
    • C10M133/38Heterocyclic nitrogen compounds
    • C10M133/44Five-membered ring containing nitrogen and carbon only
    • C10M133/46Imidazoles
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10MLUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M137/00Lubricating compositions characterised by the additive being an organic non-macromolecular compound containing phosphorus
    • C10M137/12Lubricating compositions characterised by the additive being an organic non-macromolecular compound containing phosphorus having a phosphorus-to-carbon bond
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10MLUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M141/00Lubricating compositions characterised by the additive being a mixture of two or more compounds covered by more than one of the main groups C10M125/00 - C10M139/00, each of these compounds being essential
    • C10M141/10Lubricating compositions characterised by the additive being a mixture of two or more compounds covered by more than one of the main groups C10M125/00 - C10M139/00, each of these compounds being essential at least one of them being an organic phosphorus-containing compound
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10MLUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M2201/00Inorganic compounds or elements as ingredients in lubricant compositions
    • C10M2201/08Inorganic acids or salts thereof
    • C10M2201/081Inorganic acids or salts thereof containing halogen
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10MLUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M2207/00Organic non-macromolecular hydrocarbon compounds containing hydrogen, carbon and oxygen as ingredients in lubricant compositions
    • C10M2207/02Hydroxy compounds
    • C10M2207/021Hydroxy compounds having hydroxy groups bound to acyclic or cycloaliphatic carbon atoms
    • C10M2207/022Hydroxy compounds having hydroxy groups bound to acyclic or cycloaliphatic carbon atoms containing at least two hydroxy groups
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10MLUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M2207/00Organic non-macromolecular hydrocarbon compounds containing hydrogen, carbon and oxygen as ingredients in lubricant compositions
    • C10M2207/28Esters
    • C10M2207/283Esters of polyhydroxy compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10MLUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M2215/00Organic non-macromolecular compounds containing nitrogen as ingredients in lubricant compositions
    • C10M2215/10Amides of carbonic or haloformic acids
    • C10M2215/102Ureas; Semicarbazides; Allophanates
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10MLUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M2215/00Organic non-macromolecular compounds containing nitrogen as ingredients in lubricant compositions
    • C10M2215/22Heterocyclic nitrogen compounds
    • C10M2215/223Five-membered rings containing nitrogen and carbon only
    • C10M2215/224Imidazoles
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10MLUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M2215/00Organic non-macromolecular compounds containing nitrogen as ingredients in lubricant compositions
    • C10M2215/26Amines
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10MLUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M2215/00Organic non-macromolecular compounds containing nitrogen as ingredients in lubricant compositions
    • C10M2215/28Amides; Imides
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10MLUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M2215/00Organic non-macromolecular compounds containing nitrogen as ingredients in lubricant compositions
    • C10M2215/30Heterocyclic compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10MLUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M2223/00Organic non-macromolecular compounds containing phosphorus as ingredients in lubricant compositions
    • C10M2223/06Organic non-macromolecular compounds containing phosphorus as ingredients in lubricant compositions having phosphorus-to-carbon bonds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10MLUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M2229/00Organic macromolecular compounds containing atoms of elements not provided for in groups C10M2205/00, C10M2209/00, C10M2213/00, C10M2217/00, C10M2221/00 or C10M2225/00 as ingredients in lubricant compositions
    • C10M2229/04Siloxanes with specific structure
    • C10M2229/05Siloxanes with specific structure containing atoms other than silicon, hydrogen, oxygen or carbon
    • C10M2229/051Siloxanes with specific structure containing atoms other than silicon, hydrogen, oxygen or carbon containing halogen
    • C10M2229/0515Siloxanes with specific structure containing atoms other than silicon, hydrogen, oxygen or carbon containing halogen used as base material
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10MLUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M2229/00Organic macromolecular compounds containing atoms of elements not provided for in groups C10M2205/00, C10M2209/00, C10M2213/00, C10M2217/00, C10M2221/00 or C10M2225/00 as ingredients in lubricant compositions
    • C10M2229/04Siloxanes with specific structure
    • C10M2229/05Siloxanes with specific structure containing atoms other than silicon, hydrogen, oxygen or carbon
    • C10M2229/053Siloxanes with specific structure containing atoms other than silicon, hydrogen, oxygen or carbon containing sulfur
    • C10M2229/0535Siloxanes with specific structure containing atoms other than silicon, hydrogen, oxygen or carbon containing sulfur used as base material
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10NINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS C10M RELATING TO LUBRICATING COMPOSITIONS
    • C10N2020/00Specified physical or chemical properties or characteristics, i.e. function, of component of lubricating compositions
    • C10N2020/01Physico-chemical properties
    • C10N2020/04Molecular weight; Molecular weight distribution
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10NINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS C10M RELATING TO LUBRICATING COMPOSITIONS
    • C10N2020/00Specified physical or chemical properties or characteristics, i.e. function, of component of lubricating compositions
    • C10N2020/01Physico-chemical properties
    • C10N2020/077Ionic Liquids
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10NINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS C10M RELATING TO LUBRICATING COMPOSITIONS
    • C10N2030/00Specified physical or chemical properties which is improved by the additive characterising the lubricating composition, e.g. multifunctional additives
    • C10N2030/06Oiliness; Film-strength; Anti-wear; Resistance to extreme pressure
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10NINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS C10M RELATING TO LUBRICATING COMPOSITIONS
    • C10N2050/00Form in which the lubricant is applied to the material being lubricated
    • C10N2050/015Dispersions of solid lubricants
    • C10N2050/02Dispersions of solid lubricants dissolved or suspended in a carrier which subsequently evaporates to leave a lubricant coating
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10NINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS C10M RELATING TO LUBRICATING COMPOSITIONS
    • C10N2050/00Form in which the lubricant is applied to the material being lubricated
    • C10N2050/023Multi-layer lubricant coatings
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10NINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS C10M RELATING TO LUBRICATING COMPOSITIONS
    • C10N2050/00Form in which the lubricant is applied to the material being lubricated
    • C10N2050/023Multi-layer lubricant coatings
    • C10N2050/025Multi-layer lubricant coatings in the form of films or sheets
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10NINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS C10M RELATING TO LUBRICATING COMPOSITIONS
    • C10N2050/00Form in which the lubricant is applied to the material being lubricated
    • C10N2050/14Composite materials or sliding materials in which lubricants are integrally molded

Description

本発明は、低摩擦摺動性を有する複合材料に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a composite material having low friction slidability.

従来より、ポリマーブラシ層を有する摺動面が低い摩擦係数を示すことが知られている。たとえば、特許文献1では、基材上に形成されたSi含有ダイヤモンドライクカーボン層と、Si含有ダイヤモンドライクカーボン層上に共有結合で固定されたポリマーブラシ層とを摺動面に有する摺動部材が開示されている。この特許文献1の技術によれば、オイル潤滑下において低い摩擦係数を得ることを目的としている。 Conventionally, it has been known that a sliding surface having a polymer brush layer exhibits a low coefficient of friction. For example, in Patent Document 1, a sliding member having, on a sliding surface, a Si-containing diamond-like carbon layer formed on a substrate and a polymer brush layer covalently fixed on the Si-containing diamond-like carbon layer is provided. disclosed. The technique of Patent Document 1 aims to obtain a low coefficient of friction under oil lubrication.

また、複数の高分子グラフト鎖から構成されるポリマーブラシ層が低い摩擦係数を示すことが知られている。たとえば、特許文献2では、基材上に、メチルメタクリレートと、これと共重合可能な単量体とを共重合してなる高分子グラフト鎖を形成し、このような高分子グラフト鎖を、N,N-ジエチル-N-メチル-N-(2-メトキシエチル)アンモニウム・ビス(トリフルオロメチルスルフォニル)イミド(DEME-TFSI)や、1-ブチル-3-メチルイミダゾリウムヘキサフルオロフォスフェート(BMI-PF)で膨潤させてなるポリマーブラシ層が開示されている。 Also, it is known that a polymer brush layer composed of a plurality of polymer graft chains exhibits a low coefficient of friction. For example, in Patent Document 2, a polymer graft chain is formed by copolymerizing methyl methacrylate and a monomer copolymerizable therewith on a base material, and such a polymer graft chain is formed by N , N-diethyl-N-methyl-N-(2-methoxyethyl) ammonium bis(trifluoromethylsulfonyl)imide (DEME-TFSI) and 1-butyl-3-methylimidazolium hexafluorophosphate (BMI- A polymer brush layer is disclosed which is swollen with PF 6 ).

特開2012-56165号公報JP 2012-56165 A 国際公開第2017/171071号WO2017/171071

上記特許文献1、2の技術によれば、前者はオイル潤滑下における摩擦摺動において、後者は膨潤させてなるポリマーブラシ層において、摩擦係数をある程度低減することができるものの、さらなる高性能化という観点より、低摩擦摺動性により優れた材料が求められている。 According to the techniques of Patent Documents 1 and 2, the friction coefficient can be reduced to some extent in the friction sliding under oil lubrication in the former, and in the latter in the swollen polymer brush layer. From this point of view, materials with excellent low-friction slidability are desired.

本発明は、このような実状に鑑みてなされ、その目的は、低摩擦摺動性を有する複合材料を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a composite material having low-friction slidability.

本発明者等は、上記目的を達成するために鋭意研究した結果、基体に固定された複数の高分子鎖を、融点が100℃以下で維持されている、塩と水素結合供与性化合物とを含む混合物で膨潤させてなる複合材料によれば、上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成させるに至った。 As a result of intensive research to achieve the above object, the present inventors have found that a plurality of polymer chains immobilized on a substrate are combined with a salt and a hydrogen bond donating compound whose melting point is maintained at 100° C. or lower. The inventors have found that the above object can be achieved by a composite material swollen with a mixture containing the compound, and have completed the present invention.

すなわち、本発明によれば、
〔1〕基体に固定された複数の高分子鎖を、融点が100℃以下で維持されている、塩と水素結合供与性化合物とを含む混合物で膨潤させてなる複合材料、
〔2〕前記混合物が、前記混合物を構成する塩の融点、および、前記混合物を構成する水素結合供与性化合物の融点よりも低い融点を有するものである前記〔1〕に記載の複合材料、
〔3〕前記混合物が、塩と水素結合供与性化合物との混合により、共晶融点降下が起こることで、融点が100℃以下で維持されてなるものである前記〔1〕または〔2〕に記載の複合材料、
〔4〕前記混合物が、前記塩および前記水素結合供与性化合物に対し相溶性を示す第3成分をさらに含む前記〔1〕~〔3〕のいずれかに記載の複合材料、
〔5〕前記混合物が、常温(25℃)で固体である塩と、常温(25℃)で固体である水素結合供与性化合物とを含む前記〔1〕~〔4〕のいずれかに記載の複合材料、
〔6〕前記混合物を構成する塩と水素結合供与性化合物との割合が、「塩:水素結合供与性化合物」のモル比で、1:0.5~1:12である前記〔1〕~〔5〕のいずれかに記載の複合材料、
〔7〕前記混合物を構成する塩が、下記一般式(1)または下記一般式(2)で表される化合物である前記〔1〕~〔6〕のいずれかに記載の複合材料、

Figure 0007333239000001

(上記一般式(1)、(2)中、R~Rは、それぞれ独立して、炭素数1~12のアルキル基、炭素数6~12のアリール基、-(CH-OR(Rは、炭素数1~4のアルキル基であり、mは1~4である。)で表される基、-(CH-OH(nは、1~4の整数)で表される基、-(CH-OC(=O)R10(R10は、炭素数1~4のアルキル基であり、pは1~4である。)で表される基、または-(CH-Y(Yは、ハロゲン元素、qは1~4である。)で表される基を示し、Xは、一価のアニオンである。)
〔8〕前記複数の高分子鎖が、基材上に共有結合で固定されたものである前記〔1〕~〔7〕のいずれかに記載の複合材料、
〔9〕前記複数の高分子鎖の分子量分布(Mw/Mn)が1.5以下である前記〔8〕に記載の複合材料、
〔10〕前記基材表面の面積に対する、前記複数の高分子鎖の専有面積率が10%以上である前記〔8〕または〔9〕に記載の複合材料、
〔11〕前記基材上に形成された、前記複数の高分子鎖と、前記混合物とを含む層の厚みが500nm以上である前記〔8〕~〔10〕のいずれかに記載の複合材料、
〔12〕前記複数の高分子鎖が、主鎖となる高分子鎖から分岐した高分子グラフト鎖である前記〔1〕~〔11〕のいずれかに記載の複合材料、
〔13〕前記複数の高分子鎖が、架橋構造を形成している前記〔1〕~〔12〕のいずれかに記載の複合材料、
が提供される。 That is, according to the present invention,
[1] A composite material obtained by swelling a plurality of polymer chains immobilized on a substrate with a mixture containing a salt and a hydrogen bond donating compound, the melting point of which is maintained at 100°C or less,
[2] The composite material according to [1] above, wherein the mixture has a melting point lower than the melting point of the salt constituting the mixture and the melting point of the hydrogen bond donating compound constituting the mixture;
[3] The above-mentioned [1] or [2], wherein the mixture has a melting point maintained at 100° C. or lower due to eutectic melting point depression caused by mixing the salt and the hydrogen bond donating compound. the composite material described,
[4] The composite material according to any one of [1] to [3], wherein the mixture further comprises a third component exhibiting compatibility with the salt and the hydrogen bond donating compound;
[5] The mixture according to any one of [1] to [4] above, which contains a salt that is solid at normal temperature (25° C.) and a hydrogen bond donating compound that is solid at normal temperature (25° C.). composite materials,
[6] The above [1] to wherein the ratio of the salt and the hydrogen bond donating compound constituting the mixture is 1:0.5 to 1:12 in terms of the molar ratio of "salt:hydrogen bond donating compound" The composite material according to any one of [5],
[7] The composite material according to any one of [1] to [6], wherein the salt constituting the mixture is a compound represented by the following general formula (1) or (2):
Figure 0007333239000001

(In general formulas (1) and (2) above, R 1 to R 8 are each independently an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, an aryl group having 6 to 12 carbon atoms, —(CH 2 ) m — a group represented by OR 9 (R 9 is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms and m is 1 to 4), —(CH 2 ) n —OH (n is an integer of 1 to 4) ), and —(CH 2 ) p —OC(=O)R 10 (R 10 is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and p is 1 to 4.) group, or a group represented by -(CH 2 ) q -Y 1 (Y 1 is a halogen element, q is 1 to 4), and X - is a monovalent anion.)
[8] The composite material according to any one of [1] to [7], wherein the plurality of polymer chains are covalently fixed on a substrate;
[9] The composite material according to [8] above, wherein the molecular weight distribution (Mw/Mn) of the plurality of polymer chains is 1.5 or less;
[10] The composite material according to [8] or [9] above, wherein the exclusive area ratio of the plurality of polymer chains to the surface area of the base material is 10% or more;
[11] The composite material according to any one of [8] to [10], wherein the layer containing the plurality of polymer chains and the mixture formed on the substrate has a thickness of 500 nm or more;
[12] The composite material according to any one of [1] to [11], wherein the plurality of polymer chains are polymer graft chains branched from a polymer chain serving as a main chain;
[13] The composite material according to any one of [1] to [12], wherein the plurality of polymer chains form a crosslinked structure,
is provided.

本発明によれば、低摩擦摺動性を有する複合材料を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the composite material which has low friction slidability can be provided.

図1は、本発明の第1実施形態に係る複合材料の一例を示す模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of the composite material according to the first embodiment of the present invention. 図2は、本発明の第3実施形態に係る分岐グラフト鎖含有高分子の構造を示す模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing the structure of a branched graft chain-containing polymer according to the third embodiment of the present invention. 図3は、実施例1~3,5,6、比較例1,2の摩擦力測定の結果を示すグラフである。FIG. 3 is a graph showing the results of friction force measurement of Examples 1 to 3, 5 and 6 and Comparative Examples 1 and 2. FIG. 図4は、実施例4の摩擦力測定の結果を示すグラフである。FIG. 4 is a graph showing the results of frictional force measurement of Example 4. FIG.

本発明の複合材料は、基体に固定された複数の高分子鎖を、融点が100℃以下で維持されている、塩と水素結合供与性化合物とを含む混合物で膨潤させてなるものである。 The composite material of the present invention is obtained by swelling a plurality of polymer chains immobilized on a substrate with a mixture containing a salt and a hydrogen bond donating compound, the melting point of which is maintained at 100° C. or lower.

本発明の複合材料は、上記構成を備えることで、ソフト(Soft)&レジリエント(Resilient)を備えたトライボ(Tribology)システム材料(SRT材料)として機能することができるものである。 The composite material of the present invention can function as a tribology system material (SRT material) having softness and resilience by having the above configuration.

<第1実施形態>
まず、本発明の第1実施形態について、説明する。
図1は、本発明の第1実施形態に係る複合材料を示す模式図である。図1に示すように、本発明の第1実施形態に係る複合材料は、基材10と、基材10上に形成されたポリマーブラシ層20とから構成される。
<First embodiment>
First, a first embodiment of the present invention will be described.
FIG. 1 is a schematic diagram showing a composite material according to a first embodiment of the invention. As shown in FIG. 1, the composite material according to the first embodiment of the present invention comprises a substrate 10 and a polymer brush layer 20 formed on the substrate 10. As shown in FIG.

基材10としては、特に限定されず、有機材料、無機材料、金属材料等から適宜選択することができる。 The base material 10 is not particularly limited, and can be appropriately selected from organic materials, inorganic materials, metal materials, and the like.

たとえば、基材10を構成するための材料としては、
ポリウレタン系材料、ポリ塩化ビニル系材料、ポリスチレン系材料、ポリオレフィン系材料、PMMA、PET、酢酸セルロース、シリカ、無機ガラス、紙、プラスチックラミネートフィルム、セラミックス(アルミナセラミックス、バイオセラミックス、ジルコニア-アルミナ複合セラミックス等の複合セラミックス等);
金属(アルミニウム、亜鉛、銅、チタン等)、金属が蒸着された紙、シリコン、酸化ケイ素、窒化ケイ素、多結晶シリコン、およびこれらの複合材料;
ポリオレフィン(ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリイソブチレン、エチレンアルファオレフィン共重合体等)、シリコン重合体、アクリル重合体(ポリアクリロニトリル、ポリメチルメタクリレート、ポリエチルメタクリレート、ポリエチルアクリレート等)、フルオロポリマー(ポリテトラフルオロエチレン、クロロトリフルオロエチレン、フッ素化エチレン-プロピレン、ポリビニルフッ化物等)、ビニル重合体(ポリ塩化ビニル、ポリビニルメチルエーテル、ポリスチレン、ポリビニルアセテート、ポリビニルケトン等)、ビニルモノマー含有共重合体(ABS等)、天然および合成ゴム(ラテックスゴム、ブタジエン-スチレン共重合体、ポリイソプレン、ポリブタジエン、ブタジエン-アクリロニトリル共重合体、ポリクロロプレン重合体、ポリイソブチレンゴム、エチレン-プロピレンジエン共重合体、ポリイソブチレン-イソプレン等)、ポリウレタン(ポリエーテルウレタン、ポリエステルウレタン、ポリカーボネートウレタン、ポリシロキサンウレタン等)、ポリアミド(ナイロン6、ナイロン66、ナイロン10、ナイロン11等)、ポリエステル、エポキシ重合体、セルロース、変性セルロース、およびこれらのコポリマー等の疎水性の有機材料;
親水性アクリル重合体(ポリアクリルアミド、ポリ-2-ヒドロキシエチルアクリレート、ポリ-N,N-ジメチルアクリルアミド、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸等)、親水性ビニル重合体(ポリ-N-ビニルピロリドン、ポリビニルピリジン等)、ポリマレイン酸、ポリ-2-ヒドロキシエチルフマレート、無水マレイン酸、ポリビニルアルコール、およびこれらのコポリマー等の親水性の有機材料;等が挙げられる。
For example, materials for forming the base material 10 include:
Polyurethane materials, polyvinyl chloride materials, polystyrene materials, polyolefin materials, PMMA, PET, cellulose acetate, silica, inorganic glass, paper, plastic laminate films, ceramics (alumina ceramics, bioceramics, zirconia-alumina composite ceramics, etc.) composite ceramics, etc.);
Metals (aluminum, zinc, copper, titanium, etc.), metal-deposited paper, silicon, silicon oxide, silicon nitride, polycrystalline silicon, and composites thereof;
Polyolefin (polyethylene, polypropylene, polyisobutylene, ethylene alpha olefin copolymer, etc.), silicone polymer, acrylic polymer (polyacrylonitrile, polymethyl methacrylate, polyethyl methacrylate, polyethyl acrylate, etc.), fluoropolymer (polytetrafluoroethylene , chlorotrifluoroethylene, fluorinated ethylene-propylene, polyvinyl fluoride, etc.), vinyl polymers (polyvinyl chloride, polyvinyl methyl ether, polystyrene, polyvinyl acetate, polyvinyl ketone, etc.), vinyl monomer-containing copolymers (ABS, etc.) , Natural and synthetic rubber (latex rubber, butadiene-styrene copolymer, polyisoprene, polybutadiene, butadiene-acrylonitrile copolymer, polychloroprene polymer, polyisobutylene rubber, ethylene-propylenediene copolymer, polyisobutylene-isoprene, etc.) ), polyurethane (polyether urethane, polyester urethane, polycarbonate urethane, polysiloxane urethane, etc.), polyamide (nylon 6, nylon 66, nylon 10, nylon 11, etc.), polyester, epoxy polymer, cellulose, modified cellulose, and these hydrophobic organic materials such as copolymers;
Hydrophilic acrylic polymers (polyacrylamide, poly-2-hydroxyethyl acrylate, poly-N,N-dimethylacrylamide, polyacrylic acid, polymethacrylic acid, etc.), hydrophilic vinyl polymers (poly-N-vinylpyrrolidone, polyvinyl pyridine, etc.), polymaleic acid, poly-2-hydroxyethyl fumarate, maleic anhydride, polyvinyl alcohol, and hydrophilic organic materials such as copolymers thereof;

また、基材10の形状としては、特に限定されず、たとえば、チューブ、シート、ファイバー、ストリップ、フィルム、板、箔、膜、ペレット、粉末、成型品(押出し成型品、鋳込み成型品等)等が挙げられる。 The shape of the base material 10 is not particularly limited, and examples thereof include tubes, sheets, fibers, strips, films, plates, foils, membranes, pellets, powders, molded products (extrusion molded products, cast molded products, etc.). is mentioned.

たとえば、第1実施形態に係る複合材料を、シール用途とする場合、基材10としては、ゴム(オイルシール用途)や、無機酸化物(メカニカルシール用途)が好ましい。
第1実施形態に係る複合材料を、軸受用途とする場合、基材10としては、金属(SUS、SUJ2、炭素鋼等)、樹脂(ポリエチレン等)が好ましい。
第1実施形態に係る複合材料を、ガイド(案内機構)用途とする場合、基材10としては、金属(SUS、SUJ2、炭素鋼等)、樹脂(ポリフェニレンサルファイド、ポリテトラフロロエチレン等)が好ましい。
第1実施形態に係る複合材料を、摺動部材に用いる場合、基材10としては、鋳鉄、鋼、ステンレス鋼等の鉄、鉄合金、アルミニウム、銅等の非鉄および非鉄合金、さらには、シリコンウエハ、ガラス、石英等の非金属等が好ましい。
For example, when the composite material according to the first embodiment is used for seal applications, the base material 10 is preferably rubber (for oil seal applications) or inorganic oxide (for mechanical seal applications).
When the composite material according to the first embodiment is used as a bearing, the substrate 10 is preferably metal (SUS, SUJ2, carbon steel, etc.) or resin (polyethylene, etc.).
When the composite material according to the first embodiment is used as a guide (guide mechanism), the base material 10 is preferably metal (SUS, SUJ2, carbon steel, etc.) or resin (polyphenylene sulfide, polytetrafluoroethylene, etc.). .
When the composite material according to the first embodiment is used for a sliding member, the base material 10 includes cast iron, steel, iron such as stainless steel, iron alloys, non-ferrous metals and non-ferrous alloys such as aluminum and copper, and silicon. Wafers, glass, non-metals such as quartz, etc. are preferred.

ポリマーブラシ層20は、基体としての基材10上に共有結合で固定された複数の高分子鎖が、融点が100℃以下で維持されている、塩と水素結合供与性化合物とを含む混合物で膨潤されることによって形成される層である。なお、第1実施形態において、複数の高分子鎖は、複数の高分子グラフト鎖であってもよい。 The polymer brush layer 20 is a mixture containing a salt and a hydrogen bond donating compound, in which a plurality of polymer chains covalently fixed on the substrate 10 as a substrate has a melting point maintained at 100° C. or less. It is a layer formed by being swollen. In addition, in the first embodiment, the plurality of polymer chains may be a plurality of polymer graft chains.

第1実施形態によれば、ポリマーブラシ層20を構成する、複数の高分子鎖を膨潤させるための膨潤剤として、融点が100℃以下で維持されている、塩と水素結合供与性化合物とを含む混合物(以下、適宜、「塩-水素結合ドナー混合物」とする。)を用いるものであり、これにより、ポリマーブラシ層20の摩擦係数を低減でき、低摩擦摺動性に優れたものとすることができるものであり、低摩擦摺動性に優れることから、各種シール材料として、または、各種装置の摺動部などに用いられる摺動部材あるいは摺動材料として好適に用いることができるものである。 According to the first embodiment, a salt and a hydrogen bond donating compound having a melting point maintained at 100° C. or lower are used as swelling agents for swelling the plurality of polymer chains constituting the polymer brush layer 20 . (hereinafter referred to as a “salt-hydrogen bond donor mixture” as appropriate) is used, which can reduce the friction coefficient of the polymer brush layer 20 and provide excellent low-friction slidability. Since it is excellent in low-friction slidability, it can be suitably used as various sealing materials, or as sliding members or sliding materials used for sliding parts of various devices. be.

第1実施形態で用いる塩-水素結合ドナー混合物としては、塩と、水素結合供与性化合物とを含有し、かつ、融点が100℃以下で維持されているものであればよく、特に限定されないが、常温(25℃)で固体である塩と、常温(25℃)で固体または液体である水素結合供与性化合物との混合物であることが好ましい。 The salt-hydrogen bond donor mixture used in the first embodiment is not particularly limited as long as it contains a salt and a hydrogen bond donor compound and has a melting point maintained at 100° C. or lower. , a mixture of a salt that is solid at room temperature (25° C.) and a hydrogen bond donating compound that is solid or liquid at room temperature (25° C.).

塩-水素結合ドナー混合物を構成する、常温(25℃)で固体である塩としては、特に限定されないが、有機塩、無機塩を制限なく用いることができるが、その具体例として、下記一般式(1)で表されるアンモニウム塩または下記一般式(2)で表されるホスホニウム塩が好適に挙げられる。なお、常温(25℃)で固体である塩は、1種単独で使用してもよいし、2種以上併用してもよい。

Figure 0007333239000002
The salt that constitutes the salt-hydrogen bond donor mixture and is solid at room temperature (25° C.) is not particularly limited, but organic salts and inorganic salts can be used without limitation. Preferable examples include an ammonium salt represented by (1) and a phosphonium salt represented by the following general formula (2). The salts that are solid at room temperature (25° C.) may be used singly or in combination of two or more.
Figure 0007333239000002

上記一般式(1)中、R~Rは、それぞれ独立して、炭素数1~12のアルキル基、炭素数6~12のアリール基、-(CH-OR(Rは、炭素数1~4のアルキル基であり、mは1~4である。)で表される基、-(CH-OH(nは、1~4の整数)で表される基、-(CH-OC(=O)R10(R10は、炭素数1~4のアルキル基であり、pは1~4である。)で表される基、または-(CH-Y(Yは、ハロゲン元素、qは1~4である。)で表される基を示し、Xは、一価のアニオンを示す。 In general formula (1) above, R 1 to R 4 each independently represent an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, an aryl group having 6 to 12 carbon atoms, —(CH 2 ) m —OR 9 (R 9 is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and m is 1 to 4.), a group represented by —(CH 2 ) n —OH (n is an integer of 1 to 4) a group represented by —(CH 2 ) p —OC(=O)R 10 (R 10 is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms and p is 1 to 4), or —( CH 2 ) q -Y 1 (Y 1 is a halogen element, q is 1 to 4), and X - is a monovalent anion.

炭素数1~12のアルキル基としては、直鎖状、分岐状、環状のいずれでもよく、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、シクロプロピル基、n-ブチル基、s-ブチル基、イソブチル基、t-ブチル基、シクロブチル基、n-ペンチル基、n-ヘキシル基、n-ヘプチル基、n-オクチル基、n-ノニル基、n-デシル基、n-ウンデシル基、n-ドデシル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等が挙げられる。これらは置換基を有していてもよい。 The alkyl group having 1 to 12 carbon atoms may be linear, branched or cyclic, and may be methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, cyclopropyl, n-butyl or s-butyl. group, isobutyl group, t-butyl group, cyclobutyl group, n-pentyl group, n-hexyl group, n-heptyl group, n-octyl group, n-nonyl group, n-decyl group, n-undecyl group, n- dodecyl group, cyclopentyl group, cyclohexyl group and the like. These may have a substituent.

炭素数6~12のアリール基としては、フェニル基、ベンジル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基、ビフェニル基などが挙げられる。これらは置換基を有していてもよい。 Examples of the aryl group having 6 to 12 carbon atoms include phenyl group, benzyl group, tolyl group, xylyl group, naphthyl group and biphenyl group. These may have a substituent.

-(CH-OR(Rは、炭素数1~4のアルキル基であり、mは1~4である。)で表される基としては、メトキシメチル基、エトキシメチル基、プロポキシメチル基、ブトキシメチル基、メトキシエチル基、エトキシエチル基、プロポキシエチル基、ブトキシエチル基、メトキシプロピル基、エトキシプロピル基、メトキシブチル基、エトキシブチル基などが挙げられ、これらの中でも、メトキシエチル基、エトキシエチル基が好ましい。 The group represented by —(CH 2 ) m —OR 9 (R 9 is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms and m is 1 to 4) includes a methoxymethyl group, an ethoxymethyl group, propoxymethyl group, butoxymethyl group, methoxyethyl group, ethoxyethyl group, propoxyethyl group, butoxyethyl group, methoxypropyl group, ethoxypropyl group, methoxybutyl group, ethoxybutyl group and the like, among which methoxyethyl groups, ethoxyethyl groups are preferred.

-(CH-OH(nは、1~4の整数)で表される基としては、ヒドロキシメチル基、2-ヒドロキシエチル基、2-ヒドロキシプロピル基、3-ヒドロキシプロピル基、2-ヒドロキシブチル基、3-ヒドロキシブチル基、4-ヒドロキシブチル基などが挙げられ、これらの中でも、2-ヒドロキシエチル基が好ましい。 The group represented by —(CH 2 ) n —OH (n is an integer of 1 to 4) includes a hydroxymethyl group, a 2-hydroxyethyl group, a 2-hydroxypropyl group, a 3-hydroxypropyl group, a 2- A hydroxybutyl group, a 3-hydroxybutyl group, a 4-hydroxybutyl group and the like can be mentioned, and among these, a 2-hydroxyethyl group is preferred.

-(CH-OC(=O)R10(R10は、炭素数1~4のアルキル基であり、pは1~4である。)で表される基としては、酢酸メチル基(-CH-OC(=O)CH)、酢酸エチル基(-C-OC(=O)CH)、酢酸プロピル基(-C-OC(=O)CH)、酢酸ブチル基(-C-OC(=O)CH)、プロピオン酸メチル基(-CH-OC(=O)C)、プロピオン酸エチル基(-C-OC(=O)C)、プロピオン酸プロピル基(-C-OC(=O)C)、プロピオン酸ブチル基(-C-OC(=O)C)などが挙げられ、これらの中でも、酢酸エチル基(-C-OC(=O)CH)が好ましい。 The group represented by —(CH 2 ) p —OC(=O)R 10 (R 10 is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms and p is 1 to 4) includes a methyl acetate group (--CH 2 --OC(=O)CH 3 ), ethyl acetate group (--C 2 H 4 --OC(=O)CH 3 ), propyl acetate group (--C 3 H 6 --OC(=O)CH 3 ), butyl acetate group ( -C4H8 - OC(=O )CH3), methyl propionate group (-CH2-OC(=O)C2H5 ) , ethyl propionate group ( -C2H 4 -OC(=O) C2H5 ), propyl propionate group ( -C3H6 - OC ( =O) C2H5 ) , butyl propionate group ( -C4H8 - OC(=O )C 2 H 5 ) and the like, and among these, an ethyl acetate group (--C 2 H 4 --OC(=O)CH 3 ) is preferred.

-(CH-Y(Yは、ハロゲン元素、qは1~4である。)で表される基としては、フッ化メチル基、塩化メチル基、臭化メチル基、ヨウ化メチル基、2-フッ化エチル基、2-塩化エチル基、2-臭化エチル基、2-ヨウ化エチル基、3-フッ化プロピル基、3-塩化プロピル基、3-臭化プロピル基、3-ヨウ化プロピル基などが挙げられ、これらの中でも、2-塩化エチル基が好ましい。 The group represented by —(CH 2 ) q —Y 1 (Y 1 is a halogen element and q is 1 to 4) includes a methyl fluoride group, a methyl chloride group, a methyl bromide group, an iodide group, methyl group, 2-ethyl fluoride group, 2-ethyl chloride group, 2-ethyl bromide group, 2-ethyl iodide group, 3-propyl fluoride group, 3-propyl chloride group, 3-propyl bromide group, A 3-iodide propyl group and the like can be mentioned, and among these, a 2-ethyl chloride group is preferable.

また、Xは、一価のアニオンを示し、一価のアニオンとしては、特に限定されないが、Cl、Br、I、AlCl 、AlCl 、BF 、CFBF 、CBF 、PF 、AsF 、SbF 、AlCl 、HSO4 -、ClO 、CHSO 、CFSO 、CFCO 、(CFSOなどが挙げられる。これらの中でも、Cl、Br、Iなどのハロゲンアニオンが好ましく、Clが特に好ましい。 In addition, X represents a monovalent anion, and examples of the monovalent anion include, but are not limited to, Cl , Br , I , AlCl 4 , Al 2 Cl 7 , BF 4 , and CF 3 . BF 3 , C 2 F 5 BF 3 , PF 6 , AsF 6 , SbF 6 , AlCl 4 , HSO 4 , ClO 4 , CH 3 SO 3 , CF 3 SO 3 , CF 3 CO 2 - , (CF 3 SO 2 ) 2 N - and the like. Among these, halogen anions such as Cl , Br and I are preferred, and Cl is particularly preferred.

Figure 0007333239000003
Figure 0007333239000003

上記一般式(2)中、R~Rは、それぞれ独立して、炭素数1~12のアルキル基、炭素数6~12のアリール基、-(CH-OR(Rは、炭素数1~4のアルキル基であり、mは1~4である。)で表される基、-(CH-OH(nは、1~4の整数)で表される基、-(CH-OC(=O)R10(R10は、炭素数1~4のアルキル基であり、pは1~4である。)で表される基、または-(CH-Y(Yは、ハロゲン元素、qは1~4である。)で表される基を示し、これらの具体例としては、上記一般式(1)におけるR~Rにおいて例示したものが挙げられる。また、Xは、一価のアニオンを示し、その具体例としては、上記一般式(1)において例示したものが挙げられる。 In the general formula (2), R 5 to R 8 each independently represent an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, an aryl group having 6 to 12 carbon atoms, —(CH 2 ) m —OR 9 (R 9 is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and m is 1 to 4.), a group represented by —(CH 2 ) n —OH (n is an integer of 1 to 4) a group represented by —(CH 2 ) p —OC(=O)R 10 (R 10 is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms and p is 1 to 4), or —( CH 2 ) q —Y 1 (Y 1 is a halogen element, q is 1 to 4), and specific examples thereof include R 1 to R 4 are exemplified. X 1 − represents a monovalent anion, and specific examples thereof include those exemplified in the above general formula (1).

第1実施形態においては、ポリマーブラシ層20の摩擦係数をより低減でき、低摩擦摺動性により優れたものとすることができるという観点より、上記一般式(1)で表されるアンモニウム塩または上記一般式(2)で表されるホスホニウム塩のなかでも、下記一般式(3)で表されるアンモニウム塩が好ましい。

Figure 0007333239000004
In the first embodiment, from the viewpoint that the friction coefficient of the polymer brush layer 20 can be further reduced and the low-friction slidability can be improved, the ammonium salt represented by the general formula (1) or Among the phosphonium salts represented by the above general formula (2), the ammonium salts represented by the following general formula (3) are preferred.
Figure 0007333239000004

上記一般式(3)中、R~R、X、nは、上記一般式(1)と同様であり、R~Rは、それぞれ独立に、メチル基またはエチル基であることが好ましく、R~Rが、いずれもメチル基であることが特に好ましい。また、nは、1または2であることが好ましく、2であることが特に好ましく、Xは、ハロゲンアニオンであることが好ましく、Clであることが特に好ましい。 In general formula (3) above, R 1 to R 3 , X , and n are the same as in general formula (1) above, and R 1 to R 3 are each independently a methyl group or an ethyl group. is preferred, and it is particularly preferred that all of R 1 to R 3 are methyl groups. Also, n is preferably 1 or 2, particularly preferably 2, and X is preferably a halogen anion, particularly preferably Cl 2 − .

また、常温(25℃)で固体である塩としては、上記一般式(1)で表されるアンモニウム塩であり、かつ、R~Rが、いずれも、炭素数1~12のアルキル基であるものも好適であり、R~Rが、いずれも、炭素数1~6のアルキル基であるものがより好ましく、R~Rが、いずれも同じアルキル基であることが特に好ましい。この場合においては、R~Rとしては、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、シクロプロピル基、n-ブチル基、s-ブチル基、イソブチル基、t-ブチル基、シクロブチル基、n-ペンチル基、n-ヘキシル基、n-ヘプチル基、n-オクチル基などが挙げられ、これらのなかでも、n-ブチル基、s-ブチル基、イソブチル基、t-ブチル基、シクロブチル基などの炭素数4のアルキル基が好ましく、n-ブチル基がより好ましい。 Further, the salt that is solid at room temperature (25° C.) is an ammonium salt represented by the above general formula (1), and each of R 1 to R 4 is an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms. is also suitable, more preferably R 1 to R 4 are all alkyl groups having 1 to 6 carbon atoms, and particularly R 1 to R 4 are all the same alkyl group preferable. In this case, R 1 to R 4 are methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, cyclopropyl group, n-butyl group, s-butyl group, isobutyl group, t-butyl group, cyclobutyl group, n-pentyl group, n-hexyl group, n-heptyl group, n-octyl group, among others, n-butyl group, s-butyl group, isobutyl group, t-butyl group, cyclobutyl group An alkyl group having 4 carbon atoms such as a group is preferred, and an n-butyl group is more preferred.

さらに、常温(25℃)で固体である塩として、上記一般式(2)で表されるホスホニウム塩を使用する場合には、R~Rが、いずれも、炭素数1~12のアルキル基であるものが好ましく、R~Rが、いずれも、炭素数1~6のアルキル基であるものがより好ましく、R~Rが、いずれも同じアルキル基であることが特に好ましい。この場合においては、R~Rとしては、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、シクロプロピル基、n-ブチル基、s-ブチル基、イソブチル基、t-ブチル基、シクロブチル基、n-ペンチル基、n-ヘキシル基、n-ヘプチル基、n-オクチル基などが挙げられ、これらのなかでも、n-ブチル基、s-ブチル基、イソブチル基、t-ブチル基、シクロブチル基などの炭素数4のアルキル基が好ましく、n-ブチル基がより好ましい。 Furthermore, when the phosphonium salt represented by the general formula (2) is used as a salt that is solid at room temperature (25° C.), R 5 to R 8 are all alkyl having 1 to 12 carbon atoms groups, more preferably all of R 5 to R 8 are alkyl groups having 1 to 6 carbon atoms, and particularly preferably all of R 1 to R 4 are the same alkyl group. . In this case, R 1 to R 4 are methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, cyclopropyl group, n-butyl group, s-butyl group, isobutyl group, t-butyl group, cyclobutyl group, n-pentyl group, n-hexyl group, n-heptyl group, n-octyl group, among others, n-butyl group, s-butyl group, isobutyl group, t-butyl group, cyclobutyl group An alkyl group having 4 carbon atoms such as a group is preferred, and an n-butyl group is more preferred.

また、常温(25℃)で固体である塩としては、無機塩を用いてもよく、無機塩としては、たとえば、金属ハロゲン塩が挙げられる。金属ハロゲン塩としては、たとえば、塩化テルビウム、塩化亜鉛、臭化亜鉛、塩化ジルコニウム、塩化鉄、塩化スズ、塩化銅、塩化マグネシウムなどが挙げられる。 Inorganic salts may be used as salts that are solid at room temperature (25° C.), and examples of inorganic salts include metal halide salts. Examples of metal halide salts include terbium chloride, zinc chloride, zinc bromide, zirconium chloride, iron chloride, tin chloride, copper chloride, and magnesium chloride.

また、塩-水素結合ドナー混合物を構成する、水素結合供与性化合物としては、水素結合供与性を示す化合物であればよく、常温(25℃)で固体であるもの、常温(25℃)で液体であるもののいずれであってもよく、特に限定されないが、たとえば、エチレングリコール、グリセリン、ヘキサンジオール、1,4-ブタンジオール、トリエチレングリコールなどの鎖状の脂肪族多価アルコール;レゾルシノールなどの芳香族多価アルコール;ブドウ糖、ショ糖、キシロースなどの糖類;キシリトール、D-ソルビトールなどの糖アルコール;D-イソソルビドなどのイソソルビド化合物;尿素、チオ尿素、1-メチル尿素、1,3-ジメチル尿素、1,1-ジメチル尿素などの尿素化合物;アセトアミド、ベンズアミド、2,2,2-トリフルオロアセトアミドなどのアミド化合物;イミダゾールなどのイミダゾール化合物;蟻酸、酢酸、ブタン酸、ペンタン酸、ヘキサン酸、ヘプタン酸、オクタン酸、ノナン酸、デカン酸、ドデカン酸、テトラデカン酸、ペンタデカン酸、ヘキサデカン酸、ヘプタデカン酸、オクタデカン酸、エイコサン酸、ドコサン酸、テチラコサン酸、ヘキサコサン酸、オクタコサン酸、トリアコンタン酸などの脂肪族モノカルボン酸;乳酸、酒石酸、アスコルビン酸、クエン酸などのヒドロキシル基含有脂肪族モノカルボン酸;安息香酸、ケイ皮酸、trans-ケイ皮酸、フェニル酢酸、3-フェニルプロピオン酸などの芳香族モノカルボン酸;4-ヒドロキシ安息香酸、コーヒー酸、p-クマル酸、没食子酸などのヒドロキシル基含有芳香族モノカルボン酸;などが挙げられる。 Further, the hydrogen bond donating compound constituting the salt-hydrogen bond donor mixture may be any compound that exhibits hydrogen bond donating properties, and is solid at room temperature (25° C.) or liquid at room temperature (25° C.). but not particularly limited, for example, chain aliphatic polyhydric alcohols such as ethylene glycol, glycerin, hexanediol, 1,4-butanediol, triethylene glycol; aromatics such as resorcinol Group polyhydric alcohols; sugars such as glucose, sucrose and xylose; sugar alcohols such as xylitol and D-sorbitol; isosorbide compounds such as D-isosorbide; urea, thiourea, 1-methylurea, 1,3-dimethylurea, Urea compounds such as 1,1-dimethylurea; Amide compounds such as acetamide, benzamide and 2,2,2-trifluoroacetamide; Imidazole compounds such as imidazole; Formic acid, acetic acid, butanoic acid, pentanoic acid, hexanoic acid, heptanoic acid , octanoic acid, nonanoic acid, decanoic acid, dodecanoic acid, tetradecanoic acid, pentadecanoic acid, hexadecanoic acid, heptadecanoic acid, octadecanoic acid, eicosanoic acid, docosanoic acid, tetilacosanoic acid, hexacosanoic acid, octacosanoic acid, triacontanoic acid, etc. Monocarboxylic acids; hydroxyl group-containing aliphatic monocarboxylic acids such as lactic acid, tartaric acid, ascorbic acid and citric acid; aromatic monocarboxylic acids such as benzoic acid, cinnamic acid, trans-cinnamic acid, phenylacetic acid and 3-phenylpropionic acid carboxylic acids; hydroxyl group-containing aromatic monocarboxylic acids such as 4-hydroxybenzoic acid, caffeic acid, p-coumaric acid and gallic acid;

ポリマーブラシ層20の摩擦係数をより低減でき、低摩擦摺動性により優れたものとすることができるという観点より、水素結合供与性化合物としては、脂肪族多価アルコールまたは尿素化合物が好ましく、エチレングリコール、グリセリン、または尿素が好ましい。なお、水素結合供与性化合物は、1種単独で使用してもよいし、2種以上併用してもよい。 From the viewpoint that the coefficient of friction of the polymer brush layer 20 can be further reduced and the low-friction slidability can be improved, the hydrogen bond donating compound is preferably an aliphatic polyhydric alcohol or a urea compound. Glycol, glycerin or urea are preferred. In addition, a hydrogen bond donating compound may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more types.

第1実施形態においては、塩-水素結合ドナー混合物として、上述した常温(25℃)で固体である塩などの塩と、常温(25℃)で固体または液体である水素結合供与性化合物とを、任意の組み合わせで用い、これを混合してなるものであればよく、常温(25℃)で固体である塩と、常温(25℃)で固体である水素結合供与性化合物との組み合わせ、常温(25℃)で固体である塩と、常温(25℃)で液体である水素結合供与性化合物との組み合わせのいずれであってもよい。 In the first embodiment, as the salt-hydrogen bond donor mixture, a salt such as a salt that is solid at room temperature (25° C.) and a hydrogen bond donor compound that is solid or liquid at room temperature (25° C.) are used. , A combination of a salt that is solid at room temperature (25 ° C.) and a hydrogen bond donating compound that is solid at room temperature (25 ° C.), Any combination of a salt that is solid at (25° C.) and a hydrogen bond donating compound that is liquid at room temperature (25° C.) may be used.

第1実施形態においては、ポリマーブラシ層20の摩擦係数をより低減でき、低摩擦摺動性により優れたものとすることができるという観点より、次の(1)または(2)のいずれかの態様であることが好ましい。 In the first embodiment, from the viewpoint that the coefficient of friction of the polymer brush layer 20 can be further reduced and the low-friction slidability can be made more excellent, either of the following (1) or (2) Aspects are preferred.

具体的には、(1)の態様として、塩-水素結合ドナー混合物の融点(Tm_mixture)が、塩-水素結合ドナー混合物を構成する、塩自体の融点(Tm_salt)、および、水素結合供与性化合物自体の融点(Tm_donor)よりも低いものであるような組み合わせとすることで(すなわち、Tm_mixture<Tm_saltかつ、Tm_mixture<Tm_donor)、融点が100℃以下で維持されてなるものであることが好ましい。すなわち、たとえば、融点が200℃である塩と、融点が70℃である水素結合供与性化合物とを用いた場合に、これらを混合することにより得られる塩-水素結合ドナー混合物の融点が70℃未満となるようなものであることが好ましい。この場合において、塩および/または水素結合供与性化合物として2種以上を併用する場合には、塩-水素結合ドナー混合物を構成する、全ての塩および全ての水素結合供与性化合物の融点よりも、塩-水素結合ドナー混合物の融点の方が低いものとなるような態様とすることが好ましい。 Specifically, as an aspect of (1), the melting point (T m_mixture ) of the salt-hydrogen bond donor mixture is the melting point (T m_salt ) of the salt itself, which constitutes the salt-hydrogen bond donor mixture, and the hydrogen bond donor (i.e., T m_mixture < T m_salt and T m_mixture < T m_donor ) so that the melting point is maintained at 100° C. or lower is preferably That is, for example, when a salt having a melting point of 200° C. and a hydrogen bond donor compound having a melting point of 70° C. are used, the salt-hydrogen bond donor mixture obtained by mixing them has a melting point of 70° C. It is preferably such that it is less than In this case, when two or more kinds are used in combination as salts and/or hydrogen bond donor compounds, than the melting points of all salts and all hydrogen bond donor compounds that make up the salt-hydrogen bond donor mixture, Preferably, the salt-hydrogen bond donor mixture has a lower melting point.

あるいは、(2)の態様として、塩-水素結合ドナー混合物が、塩と水素結合供与性化合物との混合により、共晶融点降下(共晶による融点の降下)が起こることで、融点が100℃以下で維持されてなるものであることが好ましい。このような塩と水素結合供与性化合物との混合により、共晶融点降下が起こることで、融点が100℃以下で維持されてなる混合物としては、たとえば、深共晶溶媒(Deep Eutectic Solvent)と呼ばれるものであってもよい。なお、この(2)の態様においては、塩と水素結合供与性化合物との混合により、共晶融点降下が起こるような組み合わせであればよいが、共晶融点降下により、上記(1)の態様と同様に、塩-水素結合ドナー混合物の融点(Tm_mixture)が、塩-水素結合ドナー混合物を構成する、塩自体の融点(Tm_salt)、および、水素結合供与性化合物自体の融点(Tm_donor)よりも低いものとされたものであることが好ましい(Tm_mixture<Tm_saltかつ、Tm_mixture<Tm_donor)。 Alternatively, as an aspect of (2), the salt-hydrogen bond donor mixture has a melting point of 100 ° C. due to eutectic melting point depression (eutectic melting point depression) due to mixing of the salt and the hydrogen bond donor compound. It is preferable that the following is maintained. By mixing such a salt and a hydrogen bond donating compound, eutectic melting point depression occurs, and as a mixture in which the melting point is maintained at 100° C. or less, for example, a deep eutectic solvent and may be called. In the aspect (2), any combination that causes eutectic melting point depression by mixing the salt and the hydrogen bond donating compound may be used. Similarly, the melting point of the salt-hydrogen bond donor mixture (T m_mixture ) is the melting point of the salt itself (T m_salt ) and the melting point of the hydrogen bond donor compound itself (T m_donor ) (T m_mixture < T m_salt and T m_mixture < T m_donor ).

塩-水素結合ドナー混合物の調製方法としては、特に限定されないが、常温で固体同士の混合であれば、乳鉢に秤取って塊を潰しながら混合してから、ガラス容器に撹拌子と一緒に入れ、70℃程度の熱を加えながら混合する方法や、固体の種類によっては、乳鉢等での混合のみで(すなわち、70℃程度の熱を加えずとも)共晶が起こり、塩-水素結合ドナー混合物とする方法(たとえば、混合により、常温でとする方法)等が挙げられる。一方、溶媒を使用して溶解する方法としては、塩と水素結合供与性化合物とを、メタノール、エタノール、アセトン、水などの揮発性の溶媒を用いて混合し、溶媒を除去することにより調製する方法(好ましくは、溶媒を用いた混合、あるいは、溶媒の除去の過程において、共晶を起こさせる方法)があり、適宜選択すればよい。特に、第1実施形態で用いる塩-水素結合ドナー混合物は、揮発性の溶媒中で混合することで容易に製造することが可能であり、そのため、低コストであり、しかも、上述した常温(25℃)で固体である塩などの塩と、常温(25℃)で固体または液体である水素結合供与性化合物とを用いてなるものであるため、一般に、低揮発性および難着火性を有するものである。 The method for preparing the salt-hydrogen bond donor mixture is not particularly limited, but if it is a mixture of solids at room temperature, weigh them in a mortar and mix while crushing the lumps, then put them in a glass container together with a stirrer. , a method of mixing while applying heat at about 70 ° C., or depending on the type of solid, eutectic occurs only by mixing in a mortar or the like (that is, without applying heat at about 70 ° C.), and the salt-hydrogen bond donor A method of forming a mixture (for example, a method of forming at room temperature by mixing) and the like can be mentioned. On the other hand, as a method of dissolving using a solvent, a salt and a hydrogen bond donating compound are mixed using a volatile solvent such as methanol, ethanol, acetone, or water, and the solvent is removed to prepare. There is a method (preferably, a method of causing eutectic in the process of mixing with a solvent or removing the solvent), which may be selected as appropriate. In particular, the salt-hydrogen bond donor mixture used in the first embodiment can be easily produced by mixing in a volatile solvent, and is therefore inexpensive, and can be used at room temperature (25 ℃) and a hydrogen bond donating compound that is solid or liquid at normal temperature (25 ℃), generally have low volatility and low ignitability is.

塩-水素結合ドナー混合物中における、塩と水素結合供与性化合物との割合は、「塩:水素結合供与性化合物」のモル比で、1:0.5~1:12であることが好ましく、より好ましくは1:0.5~1:8であり、さらに好ましくは1:0.5~1:3.5、特に好ましくは1:1.5~1:3.5である。塩と水素結合供与性化合物との割合を上記範囲とすることにより、塩-水素結合ドナー混合物の融点を効果的に低下させることができ、これにより、ポリマーブラシ層20に適用した際に、ポリマーブラシ層20の摩擦係数をより低減でき、低摩擦摺動性により優れたものとすることができる。 The ratio of the salt and the hydrogen bond donating compound in the salt-hydrogen bond donor mixture is preferably 1:0.5 to 1:12 in terms of the molar ratio of "salt:hydrogen bond donating compound", More preferably 1:0.5 to 1:8, still more preferably 1:0.5 to 1:3.5, and particularly preferably 1:1.5 to 1:3.5. By setting the ratio of the salt to the hydrogen bond donating compound within the above range, the melting point of the salt-hydrogen bond donor mixture can be effectively lowered, whereby when applied to the polymer brush layer 20, the polymer The friction coefficient of the brush layer 20 can be further reduced, and the low-friction slidability can be made more excellent.

なお、塩-水素結合ドナー混合物は、融点が100℃以下で維持されているものであればよいが、融点が70℃以下であるものが好ましく、融点が40℃以下であるものがより好ましく、融点が常温(25℃)以下であるものがさらに好ましい。すなわち、常温で液体であることが好適であり、とりわけ、融点が15℃以下であるものがさらにより好ましく、融点が0℃以下であるものが特に好ましい。また、常温で液体である場合において、融点を有さないものであってもよい。 The salt-hydrogen bond donor mixture may have a melting point maintained at 100° C. or lower, but preferably has a melting point of 70° C. or lower, more preferably 40° C. or lower. Those having a melting point of normal temperature (25° C.) or lower are more preferable. That is, it is preferable that it is a liquid at room temperature, and more preferable that it has a melting point of 15° C. or lower, and particularly preferable that it has a melting point of 0° C. or lower. Moreover, in the case where it is liquid at room temperature, it may not have a melting point.

さらに、第1実施形態においては、塩-水素結合ドナー混合物として、上述した塩および水素結合供与性化合物以外の成分(以下、「第3成分」とする。)が溶解したものであってもよい。このような第3成分としては、上述した塩および水素結合供与性化合物に相溶性を示す成分であればよく、特に限定されないが、上述した塩、水素結合供与性化合物および他の成分が均一に溶解し、これにより、これらが均一に溶解してなる混合物を形成できるものであることが好ましい。均一に溶解してなる混合物とすることにより、ポリマーブラシ層20を構成する、複数の高分子鎖に対し、均質に適用させることができ、結果として、均質な膨潤構造を得ることができる。なお、このような他の成分を含有させる場合には、溶解性を確保できる限り、吸着水が存在するような態様としてもよい。 Furthermore, in the first embodiment, the salt-hydrogen bond donor mixture may be a solution in which components other than the above-described salt and hydrogen bond donor compound (hereinafter referred to as "third component") are dissolved. . Such a third component is not particularly limited as long as it is compatible with the above-described salt and hydrogen bond donating compound. It is preferred that they are capable of dissolving, thereby forming a homogeneously dissolved mixture. By forming a uniformly dissolved mixture, it can be applied uniformly to the plurality of polymer chains constituting the polymer brush layer 20, and as a result, a uniform swollen structure can be obtained. In addition, when such other components are contained, as long as the solubility can be ensured, a mode in which adsorbed water is present may be employed.

このような第3成分としては、水、アルコール類 [例えば、アルカノ一ル(メタノール、エタノール、1-プロパノール、イソプロパノール、n-ブタノール、2-ブタノール、イソブ夕ノールなど)、アルカンジオール(エチレングリコール、プロピレングリコールなど) 、アルカントリオール(グリセリンなど)、低分子量のポリアルキレングリコール(ジエチレングリコール、トリエチレングリコールなど)など] 、ケトン類(アセトン、ジアルキルケ卜ン類など)、エーテル類、イオン液体などが挙げられる。これら成分は、 単独で又は2種以上組み合わせてもよく、塩及び水素結合供与性化合物の粘度を調整出来る成分が好ましい。 Such third components include water, alcohols [e.g., alkanols (methanol, ethanol, 1-propanol, isopropanol, n-butanol, 2-butanol, isobutanol, etc.), alkanediols (ethylene glycol, propylene glycol, etc.), alkanetriol (glycerin, etc.), low molecular weight polyalkylene glycol (diethylene glycol, triethylene glycol, etc.), ketones (acetone, dialkyl ketones, etc.), ethers, ionic liquids, etc. . These components may be used alone or in combination of two or more, and components capable of adjusting the viscosity of the salt and the hydrogen bond donating compound are preferred.

塩-水素結合ドナー混合物中に、他の成分を含有させる場合における、他の成分の含有割合は、特に限定されないが、塩-水素結合ドナー混合物全体(すなわち、塩、水素結合供与性化合物、および他の成分の合計)を100重量%とした場合に、好ましくは0.1~75重量%であり、より好ましくは1~50重量%である。 When the other components are contained in the salt-hydrogen bond donor mixture, the content ratio of the other components is not particularly limited, but the total salt-hydrogen bond donor mixture (that is, the salt, the hydrogen bond donor compound, and the It is preferably 0.1 to 75% by weight, more preferably 1 to 50% by weight, when the total of other components) is 100% by weight.

そして、第1実施形態において、図1に示すポリマーブラシ層20は、たとえば、上述した基材10表面に、表面開始リビングラジカル重合法により複数の高分子鎖を導入し、次いで、このようにして導入された複数の高分子鎖を、上述した塩-水素結合ドナー混合物で膨潤させることで、形成することができる。この際において、上述した塩-水素結合ドナー混合物は、一種単独で用いてもよいし、あるいは二種以上を併用して用いることもできる。また、膨潤剤として、上述した塩-水素結合ドナー混合物に加えて、他の媒体を組み合わせて用いてもよく、このような他の媒体としては、イオン液体や、有機溶媒、潤滑オイルなどが挙げられる。他の媒体の使用量は、本発明の作用効果を阻害しない範囲において、適宜設定すればよい。 Then, in the first embodiment, the polymer brush layer 20 shown in FIG. The introduced polymer chains can be formed by swelling with the salt-hydrogen bond donor mixtures described above. In this case, the salt-hydrogen bond donor mixtures described above may be used singly or in combination of two or more. Further, as a swelling agent, in addition to the salt-hydrogen bond donor mixture described above, other media may be used in combination, and such other media include ionic liquids, organic solvents, lubricating oils, and the like. be done. The amount of the other medium to be used may be set as appropriate within a range that does not impair the effects of the present invention.

表面開始リビングラジカル重合法は、高分子鎖の起点となる基材10表面に、重合開始基を導入し、該重合開始基を始点として、リビングラジカル重合を行うことで、高分子鎖を形成する手法であり、たとえば、特開2009-59659号公報や特開2010-218984号公報に記載された方法などを適用することができる。 In the surface-initiated living radical polymerization method, a polymer chain is formed by introducing a polymerization initiating group onto the surface of the substrate 10, which serves as the starting point of the polymer chain, and performing living radical polymerization using the polymerization initiating group as the starting point. For example, the methods described in JP-A-2009-59659 and JP-A-2010-218984 can be applied.

高分子鎖を形成するための高分子としては、疎水性高分子および親水性高分子のいずれであってもよく、親水性高分子は、親水性モノマーを用いて調製してもよく、疎水性モノマーを用いて高分子を調製した後に、この高分子に親水性基を導入することによって調製してもよい。また、高分子鎖は、1種のモノマーがホモ重合したものや、2種以上のモノマーが共重合したもののいずれであってもよく、共重合の様式としては、ランダム共重合、ブロック共重合、グラジエント共重合等のいずれであってもよい。 The polymer for forming the polymer chain may be either a hydrophobic polymer or a hydrophilic polymer, and the hydrophilic polymer may be prepared using a hydrophilic monomer. It may be prepared by preparing a polymer using monomers and then introducing a hydrophilic group into this polymer. Further, the polymer chain may be a homopolymer of one type of monomer or a copolymer of two or more types of monomers. Any of gradient copolymerization and the like may be used.

高分子鎖の形成に用いられるモノマーとしては、特に限定されないが、付加重合性の二重結合を少なくとも1つ有するモノマーが好ましい。付加重合性の二重結合を1つ有する単官能性のモノマーとしては、(メタ)アクリル酸系モノマー、スチレン系モノマー等が好ましく挙げられる。 The monomer used for forming the polymer chain is not particularly limited, but a monomer having at least one addition-polymerizable double bond is preferred. Preferred examples of the monofunctional monomer having one addition-polymerizable double bond include (meth)acrylic acid-based monomers and styrene-based monomers.

高分子鎖の形成に用いられるモノマーとして、たとえば、(メタ)アクリル酸系モノマー、スチレン系モノマー、付加重合性の二重結合を1つ有する単官能性のモノマー、疎水性モノマー、親水性モノマー、側鎖にカルボキシル基またはカルボキシル基に容易に転換できる基を有するモノマー等が挙げられる。 Examples of monomers used to form the polymer chain include (meth)acrylic acid-based monomers, styrene-based monomers, monofunctional monomers having one addition-polymerizable double bond, hydrophobic monomers, hydrophilic monomers, Examples thereof include monomers having a carboxyl group or a group that can be easily converted to a carboxyl group in the side chain.

(メタ)アクリル酸系モノマーの具体例としては、
(メタ)アクリル酸、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、イソプロピル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、tert-ブチル(メタ)アクリレート、ペンチル(メタ)アクリレート、ヘキシル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート;
ヘプチル(メタ)アクリレート、オクチル(メタ)アクリレート、2-エチルヘキシル(メタ)アクリレート、ノニル(メタ)アクリレート、デシル(メタ)アクリレート、ドデシル(メタ)アクリレート、フェニル(メタ)アクリレート、トルイル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート;
2-メトキシエチル(メタ)アクリレート、3-メトキシプロピル(メタ)アクリレート、3-メトキシブチル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、グリシジル(メタ)アクリレート、3-エチル-3-(メタ)アクリロイルオキシメチルオキセタン;
2-(メタ)アクリロイルオキシエチルイソシアネート、(メタ)アクリレート-2-アミノエチル、2-(2-ブロモプロピオニルオキシ)エチル(メタ)アクリレート、2-(2-ブロモイソブチリルオキシ)エチル(メタ)アクリレート;
1-(メタ)アクリロキシ-2-フェニル-2-(2,2,6,6-テトラメチル-1-ピペリジニルオキシ)エタン、1-(4-((4-(メタ)アクリロキシ)エトキシエチル)フェニルエトキシ)ピペリジン、γ-(メタクリロイルオキシプロピル)トリメトキシシラン;
3-(3,5,7,9,11,13,15-ヘプタエチルペンタシクロ[9.5.1.13,9.15,15.17,13]オクタシロキサン-1-イル)プロピル(メタ)アクリレート、3-(3,5,7,9,11,13,15-ヘプタイソブチル-ペンタシクロ[9.5.1.13,9.15,15.17,13]オクタシロキサン-1-イル)プロピル(メタ)アクリレート、3-(3,5,7,9,11,13,15-ヘプタイソオクチルペンタシクロ[9.5.1.13,9.15,15.17,13]オクタシロキサン-1-イル)プロピル(メタ)アクリレート;
3-(3,5,7,9,11,13,15-ヘプタシクロペンチルペンタシクロ[9.5.1.13,9.15,15.17,13]オクタシロキサン-1-イル)プロピル(メタ)アクリレート、3-(3,5,7,9,11,13,15-ヘプタフェニルペンタシクロ[9.5.1.13,9.15,15.17,13]オクタシロキサン-1-イル)プロピル(メタ)アクリレート、3-[(3,5,7,9,11,13,15-ヘプタエチルペンタシクロ[9.5.1.13,9.15,15.17,13]オクタシロキサン-1-イルオキシ)ジメチルシリル]プロピル(メタ)アクリレート;
3-[(3,5,7,9,11,13,15-ヘプタイソブチルペンタシクロ[9.5.1.13,9.15,15.17,13]オクタシロキサン-1-イルオキシ)ジメチルシリル]プロピル(メタ)アクリレート、3-[(3,5,7,9,11,13,15-ヘプタイソオクチルペンタシクロ[9.5.1.13,9.15,15.17,13]オクタシロキサン-1-イルオキシ)ジメチルシリル]プロピル(メタ)アクリレート;
3-[(3,5,7,9,11,13,15-ヘプタシクロペンチルペンタシクロ[9.5.1.13,9.15,15.17,13]オクタシロキサン-1-イルオキシ)ジメチルシリル]プロピル(メタ)アクリレート、3-[(3,5,7,9,11,13,15-ヘプタフェニルペンタシクロ[9.5.1.13,9.15,15.17,13]オクタシロキサン-1-イルオキシ)ジメチルシリル]プロピル(メタ)アクリレート;
(メタ)アクリル酸のエチレンオキサイド付加物、トリフルオロメチルメチル(メタ)アクリレート、2-トリフルオロメチルエチル(メタ)アクリレート、2-ペルフルオロエチルエチル(メタ)アクリレート、2-ペルフルオロエチル-2-ペルフルオロブチルエチル(メタ)アクリレート、2-ペルフルオロエチル(メタ)アクリレート、トリフルオロメチル(メタ)アクリレート、ジペルフルオロメチルメチル(メタ)アクリレート;
2-ペルフルオロメチル-2-ペルフルオロエチルエチル(メタ)アクリレート、2-ペルフルオロヘキシルエチル(メタ)アクリレート、2-ペルフルオロデシルエチル(メタ)アクリレート、2-ペルフルオロヘキサデシルエチル(メタ)アクリレート;等が挙げられる。
Specific examples of (meth)acrylic acid-based monomers include:
(meth) acrylic acid, methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, propyl (meth) acrylate, isopropyl (meth) acrylate, butyl (meth) acrylate, isobutyl (meth) acrylate, tert-butyl (meth) acrylate, pentyl (meth)acrylate, hexyl (meth)acrylate, cyclohexyl (meth)acrylate;
heptyl (meth)acrylate, octyl (meth)acrylate, 2-ethylhexyl (meth)acrylate, nonyl (meth)acrylate, decyl (meth)acrylate, dodecyl (meth)acrylate, phenyl (meth)acrylate, toluyl (meth)acrylate, benzyl (meth)acrylate;
2-methoxyethyl (meth)acrylate, 3-methoxypropyl (meth)acrylate, 3-methoxybutyl (meth)acrylate, 2-hydroxyethyl (meth)acrylate, 2-hydroxypropyl (meth)acrylate, stearyl (meth)acrylate , glycidyl (meth)acrylate, 3-ethyl-3-(meth)acryloyloxymethyloxetane;
2-(meth)acryloyloxyethyl isocyanate, (meth)acrylate-2-aminoethyl, 2-(2-bromopropionyloxy)ethyl (meth)acrylate, 2-(2-bromoisobutyryloxy)ethyl (meth) acrylate;
1-(meth)acryloxy-2-phenyl-2-(2,2,6,6-tetramethyl-1-piperidinyloxy)ethane, 1-(4-((4-(meth)acryloxy)ethoxyethyl) ) phenylethoxy)piperidine, γ-(methacryloyloxypropyl)trimethoxysilane;
3-(3,5,7,9,11,13,15-heptaethylpentacyclo[9.5.1.1 3,9 .1 5,15 .1 7,13 ]octasiloxane-1-yl) Propyl (meth)acrylate, 3-(3,5,7,9,11,13,15-heptaisobutyl-pentacyclo[9.5.1.1 3,9 .1 5,15 .1 7,13 ]octa Siloxane-1-yl)propyl (meth)acrylate, 3-(3,5,7,9,11,13,15-heptaisooctylpentacyclo[9.5.1.1 3,9.1 5,15 .1 7,13 ]octasiloxane-1-yl)propyl (meth)acrylate;
3-(3,5,7,9,11,13,15-heptacyclopentylpentacyclo[9.5.1.1 3,9 .1 5,15 .1 7,13 ]octasiloxane-1-yl) Propyl (meth)acrylate, 3-(3,5,7,9,11,13,15-heptaphenylpentacyclo[9.5.1.1 3,9 .1 5,15 .1 7,13 ]octa Siloxane-1-yl)propyl (meth)acrylate, 3-[(3,5,7,9,11,13,15-heptaethylpentacyclo[9.5.1.1 3,9.1 5,15 .1 7,13 ]octasiloxane-1-yloxy)dimethylsilyl]propyl (meth)acrylate;
3-[(3,5,7,9,11,13,15-heptaisobutylpentacyclo[9.5.1.1 3,9 .1 5,15 .1 7,13 ]octasiloxane-1-yloxy ) dimethylsilyl]propyl (meth)acrylate, 3-[(3,5,7,9,11,13,15-heptaisooctylpentacyclo[9.5.1.1 3,9.1 5,15 . 1 7,13 ]octasiloxane-1-yloxy)dimethylsilyl]propyl (meth)acrylate;
3-[(3,5,7,9,11,13,15-heptacyclopentylpentacyclo[9.5.1.1 3,9 .1 5,15 .1 7,13 ]octasiloxane-1-yloxy ) dimethylsilyl]propyl (meth)acrylate, 3-[(3,5,7,9,11,13,15-heptaphenylpentacyclo[9.5.1.1 3,9.1 5,15.1 7,13 ]octasiloxane-1-yloxy)dimethylsilyl]propyl (meth)acrylate;
(Meth)acrylic acid ethylene oxide adduct, trifluoromethylmethyl (meth)acrylate, 2-trifluoromethylethyl (meth)acrylate, 2-perfluoroethylethyl (meth)acrylate, 2-perfluoroethyl-2-perfluorobutyl ethyl (meth)acrylate, 2-perfluoroethyl (meth)acrylate, trifluoromethyl (meth)acrylate, diperfluoromethylmethyl (meth)acrylate;
2-perfluoromethyl-2-perfluoroethylethyl (meth)acrylate, 2-perfluorohexylethyl (meth)acrylate, 2-perfluorodecylethyl (meth)acrylate, 2-perfluorohexadecylethyl (meth)acrylate; .

スチレン系モノマーの具体例としては、
スチレン、ビニルトルエン、α-メチルスチレン、p-クロルスチレン、p-クロロメチルスチレン、m-クロロメチルスチレン、o-アミノスチレン、p-スチレンクロロスルホン酸、スチレンスルホン酸及びその塩、ビニルフェニルメチルジチオカルバメート、2-(2-ブロモプロピオニルオキシ)スチレン、2-(2-ブロモイソブチリルオキシ)スチレン;
1-(2-((4-ビニルフェニル)メトキシ)-1-フェニルエトキシ)-2,2,6,6-テトラメチルピペリジン、1-(4-ビニルフェニル)-3,5,7,9,11,13,15-ヘプタエチルペンタシクロ[9.5.1.13,9.15,15.17,13]オクタシロキサン、1-(4-ビニルフェニル)-3,5,7,9,11,13,15-ヘプタイソブチルペンタシクロ[9.5.1.13,9.15,15.17,13]オクタシロキサン;
1-(4-ビニルフェニル)-3,5,7,9,11,13,15-ヘプタイソオクチルペンタシクロ[9.5.1.13,9.15,15.17,13]オクタシロキサン、1-(4-ビニルフェニル)-3,5,7,9,11,13,15-ヘプタシクロペンチルペンタシクロ[9.5.1.13,9.15,15.17,13]オクタシロキサン、1-(4-ビニルフェニル)-3,5,7,9,11,13,15-ヘプタフェニルペンタシクロ[9.5.1.13,9.15,15.17,13]オクタシロキサン;
3-(3,5,7,9,11,13,15-ヘプタエチルペンタシクロ[9.5.1.13,9.15,15.17,13]オクタシロキサン-1-イル)エチルスチレン、3-(3,5,7,9,11,13,15-ヘプタイソブチルペンタシクロ[9.5.1.13,9.15,15.17,13]オクタシロキサン-1-イル)エチルスチレン、3-(3,5,7,9,11,13,15-ヘプタイソオクチルペンタシクロ[9.5.1.13,9.15,15.17,13]オクタシロキサン-1-イル)エチルスチレン;
3-(3,5,7,9,11,13,15-ヘプタシクロペンチルペンタシクロ[9.5.1.13,9.15,15.17,13]オクタシロキサン-1-イル)エチルスチレン、3-(3,5,7,9,11,13,15-ヘプタフェニルペンタシクロ[9.5.1.13,9.15,15.17,13]オクタシロキサン-1-イル)エチルスチレン、3-(3,5,7,9,11,13,15-ヘプタエチルペンタシクロ[9.5.1.13,9.15,15.17,13]オクタシロキサン-1-イルオキシ)ジメチルシリル)エチルスチレン;
3-(3,5,7,9,11,13,15-ヘプタイソブチルペンタシクロ[9.5.1.13,9.15,15.17,13]オクタシロキサン-1-イルオキシ)ジメチルシリル)エチルスチレン、3-(3,5,7,9,11,13,15-ヘプタイソオクチルペンタシクロ[9.5.1.13,9.15,15.17,13]オクタシロキサン-1-イルオキシ)ジメチルシリル)エチルスチレン;
3-((3,5,7,9,11,13,15-ヘプタシクロペンチルペンタシクロ[9.5.1.13,9.15,15.17,13]オクタシロキサン-1-イルオキシ)ジメチルシリル)エチルスチレン、3-((3,5,7,9,11,13,15-ヘプタフェニルペンタシクロ[9.5.1.13,9.15,15.17,13]オクタシロキサン-1-イルオキシ)ジメチルシリル)エチルスチレン;等が挙げられる。
Specific examples of styrene-based monomers include
Styrene, vinyltoluene, α-methylstyrene, p-chlorostyrene, p-chloromethylstyrene, m-chloromethylstyrene, o-aminostyrene, p-styrenechlorosulfonic acid, styrenesulfonic acid and its salts, vinylphenylmethyldithio carbamate, 2-(2-bromopropionyloxy)styrene, 2-(2-bromoisobutyryloxy)styrene;
1-(2-((4-vinylphenyl)methoxy)-1-phenylethoxy)-2,2,6,6-tetramethylpiperidine, 1-(4-vinylphenyl)-3,5,7,9, 11,13,15-heptaethylpentacyclo[9.5.1.1 3,9 . 15,15 . 1 7,13 ]octasiloxane, 1-(4-vinylphenyl)-3,5,7,9,11,13,15-heptaisobutylpentacyclo[9.5.1.1 3,9 . 15,15 . 1 7,13 ]octasiloxane;
1-(4-vinylphenyl)-3,5,7,9,11,13,15-heptaisooctylpentacyclo[9.5.1.1 3,9 . 15,15 . 1 7,13 ]octasiloxane, 1-(4-vinylphenyl)-3,5,7,9,11,13,15-heptacyclopentylpentacyclo[9.5.1.1 3,9 . 15,15 . 1 7,13 ]octasiloxane, 1-(4-vinylphenyl)-3,5,7,9,11,13,15-heptaphenylpentacyclo[9.5.1.1 3,9 . 15,15 . 1 7,13 ]octasiloxane;
3-(3,5,7,9,11,13,15-heptaethylpentacyclo[9.5.1.1 3,9 .1 5,15 .1 7,13 ]octasiloxane-1-yl) Ethylstyrene, 3-(3,5,7,9,11,13,15-heptaisobutylpentacyclo[9.5.1.1 3,9 .1 5,15 .1 7,13 ]octasiloxane-1 -yl)ethylstyrene, 3-(3,5,7,9,11,13,15-heptaisooctylpentacyclo[9.5.1.1 3,9 .1 5,15 .1 7,13 ] octasiloxane-1-yl)ethylstyrene;
3-(3,5,7,9,11,13,15-heptacyclopentylpentacyclo[9.5.1.1 3,9 .1 5,15 .1 7,13 ]octasiloxane-1-yl) Ethylstyrene, 3-(3,5,7,9,11,13,15-heptaphenylpentacyclo[9.5.1.1 3,9 .1 5,15 .1 7,13 ]octasiloxane-1 -yl)ethylstyrene, 3-(3,5,7,9,11,13,15-heptaethylpentacyclo[9.5.1.1 3,9 .1 5,15 .1 7,13 ]octa siloxane-1-yloxy)dimethylsilyl)ethylstyrene;
3-(3,5,7,9,11,13,15-heptaisobutylpentacyclo[9.5.1.1 3,9 .1 5,15 .1 7,13 ]octasiloxane-1-yloxy) dimethylsilyl)ethylstyrene, 3-(3,5,7,9,11,13,15-heptaisooctylpentacyclo[9.5.1.1 3,9 .1 5,15 .1 7,13 ] octasiloxane-1-yloxy)dimethylsilyl)ethylstyrene;
3-((3,5,7,9,11,13,15-heptacyclopentylpentacyclo[9.5.1.1 3,9 .1 5,15 .1 7,13 ]octasiloxane-1-yloxy )dimethylsilyl)ethylstyrene, 3-((3,5,7,9,11,13,15-heptaphenylpentacyclo[9.5.1.1 3,9 .1 5,15 .1 7,13 ] octasiloxane-1-yloxy)dimethylsilyl)ethylstyrene; and the like.

付加重合性の二重結合を1つ有する単官能性のモノマーの具体例としては、
フッ素含有ビニルモノマー(ペルフルオロエチレン、ペルフルオロプロピレン、フッ化ビニリデン等)、ケイ素含有ビニル系モノマー(ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン等)、無水マレイン酸、マレイン酸、マレイン酸のモノアルキルエステルおよびジアルキルエステル、フマル酸、フマル酸のモノアルキルエステルおよびジアルキルエステル;
マレイミド系モノマー(マレイミド、メチルマレイミド、エチルマレイミド、プロピルマレイミド、ブチルマレイミド、ヘキシルマレイミド、オクチルマレイミド、ドデシルマレイミド、ステアリルマレイミド、フェニルマレイミド、シクロヘキシルマレイミド等);
ニトリル基含有モノマー(アクリロニトリル、メタクリロニトリル等)、アミド基含有モノマー(アクリルアミド、メタクリルアミド等)、ビニルエステル系モノマー(酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、ピバリン酸ビニル、安息香酸ビニル、桂皮酸ビニル等);
オレフィン類(エチレン、プロピレン等)、共役ジエン系モノマー(ブタジエン、イソプレン等)、ハロゲン化ビニル(塩化ビニル等)、ハロゲン化ビニリデン(塩化ビニリデン等)、ハロゲン化アリル(塩化アリル等);
アリルアルコール、ビニルピロリドン、ビニルピリジン、N-ビニルカルバゾール、メチルビニルケトン、ビニルイソシアナート;等が挙げられる。
また、付加重合性の二重結合を1つ有する単官能性のモノマーとしては、重合性二重結合を1分子中に1つ有し、かつ、主鎖がスチレン、(メタ)アクリル酸エステル、シロキサン等から誘導されたものであるマクロモノマー等も使用できる。
Specific examples of monofunctional monomers having one addition-polymerizable double bond include:
Fluorine-containing vinyl monomers (perfluoroethylene, perfluoropropylene, vinylidene fluoride, etc.), silicon-containing vinyl monomers (vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, etc.), maleic anhydride, maleic acid, maleic acid monoalkyl esters and dialkyls esters, fumaric acid, mono- and dialkyl esters of fumaric acid;
Maleimide-based monomers (maleimide, methylmaleimide, ethylmaleimide, propylmaleimide, butylmaleimide, hexylmaleimide, octylmaleimide, dodecylmaleimide, stearylmaleimide, phenylmaleimide, cyclohexylmaleimide, etc.);
Nitrile group-containing monomers (acrylonitrile, methacrylonitrile, etc.), amide group-containing monomers (acrylamide, methacrylamide, etc.), vinyl ester monomers (vinyl acetate, vinyl propionate, vinyl pivalate, vinyl benzoate, vinyl cinnamate, etc.) ;
Olefins (ethylene, propylene, etc.), conjugated diene monomers (butadiene, isoprene, etc.), vinyl halides (vinyl chloride, etc.), vinylidene halides (vinylidene chloride, etc.), allyl halides (allyl chloride, etc.);
allyl alcohol, vinylpyrrolidone, vinylpyridine, N-vinylcarbazole, methylvinylketone, vinylisocyanate;
Further, the monofunctional monomer having one addition polymerizable double bond includes one polymerizable double bond in one molecule, and the main chain is styrene, (meth)acrylic acid ester, Macromonomers and the like derived from siloxanes and the like can also be used.

疎水性モノマーの具体例としては、
アクリル酸エステル(メチルアクリレート、エチルアクリレート、プロピルアクリレート、ブチルアクリレート、シクロヘキシルアクリレート、ヘキサフルオロイソプロピルアクリレート等のアクリル酸のアルキルエステル;フェニルアクリレート等のアリールアクリレート;ベンジルアクリレート等のアリールアルキルアクリレート;メトキシメチルアクリレート等のアルコキシアルキルアクリレート等);
メタクリル酸エステル(メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、プロピルメタクリレート、ブチルメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、ヘキサフルオロイソプロピルメタクリレート等のメタクリル酸のアルキルエステル;フェニルメタクリレート等のアリールメタクリレート;ベンジルメタクリレート等のアリールアルキルメタクリレート;メトキシメチルメタクリレート等のアルコキシアルキルメタクリレート等);
フマル酸エステル(フマル酸ジメチル、フマル酸ジエチル、フマル酸ジアリル等のフマル酸のアルキルエステル等)、マレイン酸エステル(マレイン酸ジメチル、マレイン酸ジエチル、マレイン酸ジアリル等のマレイン酸のアルキルエステル等);
イタコン酸エステル(イタコン酸のアルキルエステル等)、クロトン酸エステル(クロトン酸のアルキルエステル等)、メチルビニルエーテル、エトキシエチルビニルエーテル、ビニルアセテート、ビニルプロピオネート、ビニルベンゾエート、スチレン;
アルキルスチレン、塩化ビニル、ビニルメチルケトン、ビニルステアレート、ビニルアルキルエーテル;等が挙げられる。
Specific examples of hydrophobic monomers include
Acrylic acid esters (alkyl esters of acrylic acid such as methyl acrylate, ethyl acrylate, propyl acrylate, butyl acrylate, cyclohexyl acrylate, hexafluoroisopropyl acrylate; aryl acrylates such as phenyl acrylate; aryl alkyl acrylates such as benzyl acrylate; methoxymethyl acrylate, etc. alkoxyalkyl acrylate, etc.);
Methacrylic acid esters (alkyl esters of methacrylic acid such as methyl methacrylate, ethyl methacrylate, propyl methacrylate, butyl methacrylate, cyclohexyl methacrylate, hexafluoroisopropyl methacrylate; aryl methacrylates such as phenyl methacrylate; arylalkyl methacrylates such as benzyl methacrylate; methoxymethyl methacrylate, etc. alkoxyalkyl methacrylate, etc.);
fumaric acid ester (dimethyl fumarate, diethyl fumarate, alkyl ester of fumaric acid such as diallyl fumarate, etc.), maleic acid ester (alkyl ester of maleic acid such as dimethyl maleate, diethyl maleate, diallyl maleate, etc.);
Itaconic acid esters (such as alkyl esters of itaconic acid), crotonic acid esters (such as alkyl esters of crotonic acid), methyl vinyl ether, ethoxyethyl vinyl ether, vinyl acetate, vinyl propionate, vinyl benzoate, styrene;
Alkyl styrene, vinyl chloride, vinyl methyl ketone, vinyl stearate, vinyl alkyl ether;

親水性モノマーの具体例としては、
ヒドロキシ置換アルキルアクリレート(2-ヒドロキシエチルアクリレート、2-ヒドロキシプロピルアクリレート、2-ヒドロキシプロピルアクリレート、2,3-ジヒドロキシプロピルアクリレート、ポリエトキシエチルアクリレート、ポリエトキシプロピルアクリレート等);
ヒドロキシ置換アルキルメタクリレート(2-ヒドロキシエチルメタクリレート、2-ヒドロキシプロピルメタクリレート、2-ヒドロキシプロピルメタクリレート、2,3-ジヒドロキシプロピルメタクリレート、ポリエトキシエチルメタクリレート、ポリエトキシプロピルメタクリレート等);
アクリルアミド、N-アルキルアクリルアミド(N-メチルアクリルアミド、N,N-ジメチルアクリルアミド等)、N-アルキルメタクリルアミド(N-メチルメタクリルアミド等);
ポリエチレングリコールモノアクリレート、ポリエチレングリコールモノメタクリレート、アルコキシポリエチレングリコールアクリレート、アルコキシポリエチレングリコールメタクリレート、フェノキシポリエチレングリコールアクリレート、フェノキシポリエチレングリコールメタクリレート、2-グルコシロキシエチルメタクリレート;
アクリル酸、メタクリル酸、フマル酸、マレイン酸、イタコン酸、クロトン酸、メタクリルアミド、アリルアルコール、N-ビニルピロリドン、N,N-ジメチルアミノエチルアクリレート;等が挙げられる。
Specific examples of hydrophilic monomers include
hydroxy-substituted alkyl acrylates (2-hydroxyethyl acrylate, 2-hydroxypropyl acrylate, 2-hydroxypropyl acrylate, 2,3-dihydroxypropyl acrylate, polyethoxyethyl acrylate, polyethoxypropyl acrylate, etc.);
hydroxy-substituted alkyl methacrylates (2-hydroxyethyl methacrylate, 2-hydroxypropyl methacrylate, 2-hydroxypropyl methacrylate, 2,3-dihydroxypropyl methacrylate, polyethoxyethyl methacrylate, polyethoxypropyl methacrylate, etc.);
acrylamide, N-alkylacrylamide (N-methylacrylamide, N,N-dimethylacrylamide, etc.), N-alkylmethacrylamide (N-methylmethacrylamide, etc.);
polyethylene glycol monoacrylate, polyethylene glycol monomethacrylate, alkoxypolyethyleneglycol acrylate, alkoxypolyethyleneglycol methacrylate, phenoxypolyethyleneglycol acrylate, phenoxypolyethyleneglycol methacrylate, 2-glucosyloxyethyl methacrylate;
acrylic acid, methacrylic acid, fumaric acid, maleic acid, itaconic acid, crotonic acid, methacrylamide, allyl alcohol, N-vinylpyrrolidone, N,N-dimethylaminoethyl acrylate;

側鎖にカルボキシル基またはカルボキシル塩基に容易に転換できる基を有するモノマーの具体例としては、
1-メトキシエチルアクリレート、1-エトキシエチルアクリレート、1-プロポキシエチルアクリレート、1-(1-メチルエトキシ)エチルアクリレート、1-ブトキシエチルアクリレート、1-(2-メチルプロポキシ)エチルアクリレート、1-(2-エチルヘキソキシ)エチルアクリレート;
ピラニルアクリレート、1-メトキシエチルメタクリート、1-エトキシエチルメタクリート、1-プロポキシエチルメトクリート、1-(1-メチルエトキシ)エチルメタクリート、1-ブトキシエチルメタクリート、1-(2-メチルプロポキシ)エチルメタクリート、1-(2-エチルヘキソシキ)エチルメタクリレート;
ピラニルメタクリート、ジ-1-メトキシエチルマレート、ジ-1-エトキシエチルマレート、ジ-1-プロポキシエチルマレート、ジ-1-(1-メチルエトキシ)エチルマレート、ジ-1-ブトキシエチルマレート、ジ-1-(2-メチルプロポキシ)エチルマレート、ジピラニルマレート;等が挙げられる。
Specific examples of monomers having a carboxyl group or a group that can be easily converted to a carboxyl base in the side chain include:
1-methoxyethyl acrylate, 1-ethoxyethyl acrylate, 1-propoxyethyl acrylate, 1-(1-methylethoxy)ethyl acrylate, 1-butoxyethyl acrylate, 1-(2-methylpropoxy)ethyl acrylate, 1-(2 - ethylhexoxy) ethyl acrylate;
pyranyl acrylate, 1-methoxyethyl methacrylate, 1-ethoxyethyl methacrylate, 1-propoxyethyl methacrylate, 1-(1-methylethoxy)ethyl methacrylate, 1-butoxyethyl methacrylate, 1-(2-methyl propoxy)ethyl methacrylate, 1-(2-ethylhexoxy)ethyl methacrylate;
pyranyl methacrylate, di-1-methoxyethyl maleate, di-1-ethoxyethyl maleate, di-1-propoxyethyl maleate, di-1-(1-methylethoxy)ethyl maleate, di-1-butoxyethyl Malate, di-1-(2-methylpropoxy)ethyl maleate, dipyranyl maleate; and the like.

上記した高分子鎖の形成に用いられるモノマーは、1種単独で使用してもよいし、あるいは、2種以上を併用してもよい。 The monomers used for forming the polymer chains described above may be used singly or in combination of two or more.

また、高分子鎖の形成に用いられるモノマーとしては、上述した塩-水素結合ドナー混合物との親和性により優れ、ポリマーブラシ層20の摩擦係数をより低減でき、低摩擦摺動性により優れたものとすることができるという点より、イオン性の解離基を有するモノマー(特に、イオン性の解離基と反応性二重結合基とを有するモノマー)を用いることが好ましい。イオン性の解離基を有するモノマーを用いることにより、重合により得られる高分子鎖をイオン性の解離基を有するものとすることができる。なお、高分子鎖を形成するためのモノマーとしては、イオン性の解離基を有するモノマーに加えて、これと共重合可能なモノマー(たとえば、上述した各モノマー)を用いてもよい。このようなイオン性の解離基を有するモノマーとしては、特に限定されないが、たとえば、下記一般式(4)に示す化合物などが挙げられる。

Figure 0007333239000005
Further, the monomer used for forming the polymer chain has excellent affinity with the above-described salt-hydrogen bond donor mixture, can further reduce the coefficient of friction of the polymer brush layer 20, and has excellent low friction sliding properties. It is preferable to use a monomer having an ionic dissociation group (especially a monomer having an ionic dissociation group and a reactive double bond group). By using a monomer having an ionic dissociation group, the polymer chain obtained by polymerization can have an ionic dissociation group. As the monomer for forming the polymer chain, in addition to the monomer having an ionic dissociation group, a monomer copolymerizable therewith (for example, each of the monomers described above) may be used. Monomers having such an ionic dissociative group are not particularly limited, but include, for example, compounds represented by the following general formula (4).
Figure 0007333239000005

上記一般式(4)中、R11は、水素原子、または炭素数1~3のアルキル基を示す。R12~R14は、炭素数1~5のアルキル基を示す。R12~R14は、酸素原子、硫黄原子、フッ素原子から選ばれる1種以上のヘテロ原子を含んでいてもよく、R12~R14は、互いに結合してこれらが結合する窒素原子とともに環を形成してもよい。また、Zは一価のアニオンを示す。また、上記一般式(4)中、kは、1~10の整数を示し、jは、1~5の整数を示す。 In general formula (4) above, R 11 represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms. R 12 to R 14 represent alkyl groups having 1 to 5 carbon atoms. R 12 to R 14 may contain one or more heteroatoms selected from an oxygen atom, a sulfur atom and a fluorine atom, and R 12 to R 14 are bonded to each other to form a ring together with the nitrogen atom to which they are bonded. may be formed. Also, Z represents a monovalent anion. In general formula (4) above, k represents an integer of 1 to 10, and j represents an integer of 1 to 5.

上記一般式(4)中、Zで表される一価のアニオンとしては、特に限定されないが、BF 、PF 、AsF 、SbF 、AlCl 、NbF 、HSO 、ClO 、CHSO 、CFSO 、CFCO 、(CFSO、Cl、Br、I等のアニオンを用いることができ、これらは一種単独で、あるいは、二種以上を併用してもよいが、上記した塩-水素結合ドナー混合物で膨潤させた場合における塩-水素結合ドナー混合物中での解離度、安定性および移動度等を考慮すると、BF 、PF 、(CFSO、CFSO 、またはCFCO であることがより好ましい。 In the above general formula (4), the monovalent anion represented by Z is not particularly limited, but BF 4 , PF 6 , AsF 6 − , SbF 6 , AlCl 4 , NbF 6 , Using anions such as HSO 4 , ClO 4 , CH 3 SO 3 , CF 3 SO 3 , CF 3 CO 2 , (CF 3 SO 2 ) 2 N , Cl , Br , I These can be used alone or in combination of two or more, but the degree of dissociation and stability in the salt-hydrogen bond donor mixture when swollen with the above-mentioned salt-hydrogen bond donor mixture BF 4 , PF 6 , (CF 3 SO 2 ) 2 N , CF 3 SO 3 , or CF 3 CO 2 is more preferable in consideration of mobility and the like.

上記一般式(4)で表される化合物のなかでも、ポリマーブラシ層20の摩擦係数の低減効果がより大きいという観点より、下記一般式(5)~(12)で表される化合物を、特に好適に用いることができる。なお、これらは一種単独で、あるいは二種以上を併用して用いることができる。

Figure 0007333239000006
Among the compounds represented by the general formula (4), from the viewpoint that the effect of reducing the coefficient of friction of the polymer brush layer 20 is greater, the compounds represented by the following general formulas (5) to (12) are particularly preferred. It can be used preferably. In addition, these can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.
Figure 0007333239000006

上記一般式(5)~(12)中、R11、R12、Z、k、jは、上記一般式(4)と同様である。 In general formulas (5) to (12) above, R 11 , R 12 , Z , k and j are the same as in general formula (4) above.

また、表面開始リビングラジカル重合法により重合を行うに際し、基材10表面に導入する重合開始基としては、重合が開始できるものであればよく、特に限定されないが、ハロゲン化アルキル基、ハロゲン化スルホニル基等が好ましい。 Further, when the polymerization is performed by the surface-initiated living radical polymerization method, the polymerization initiating group to be introduced onto the surface of the substrate 10 is not particularly limited as long as it can initiate polymerization. Groups and the like are preferred.

重合開始基としては、グラフト密度およびグラフトされた高分子鎖の一次構造(分子量、分子量分布、モノマー配列様式)の制御性の観点より、基材10表面に物理的あるいは化学的に結合されていることが好ましい。 The polymerization initiation group is physically or chemically bonded to the surface of the substrate 10 from the viewpoint of controllability of the graft density and the primary structure (molecular weight, molecular weight distribution, monomer arrangement pattern) of the grafted polymer chain. is preferred.

重合開始基の基材10表面への導入(結合)方法としては、化学吸着法、ラングミュアー・ブロジェット(LB)法等が挙げられる。 Methods for introducing (bonding) the polymerization initiation group to the surface of the substrate 10 include a chemical adsorption method, a Langmuir-Blodgett (LB) method, and the like.

たとえば、基材10として、シリコンウエハを使用する場合には、シリコンウエハ表面へのクロロスルホニル基(重合開始基)の化学結合による固定化は、2-(4-クロロスルホニルフェニル)エチルトリメトキシシラン、2-(4-クロロスルホニルフェニル)エチルトリクロロシラン等を用い、シリコンウエハ表面の酸化層と反応させることにより行うことができる。 For example, when a silicon wafer is used as the substrate 10, 2-(4-chlorosulfonylphenyl)ethyltrimethoxysilane is immobilized on the surface of the silicon wafer by chemical bonding of a chlorosulfonyl group (polymerization initiation group). , 2-(4-chlorosulfonylphenyl)ethyltrichlorosilane or the like is used to react with the oxide layer on the surface of the silicon wafer.

また、表面開始リビングラジカル重合のための重合開始基を基材10表面に導入するに際しては、重合開始基と、基材に対する結合性を有する基あるいは基材に対する親和性を有する基と、を備える重合開始基含有表面処理剤を用いることが好ましい。このような重合開始基含有表面処理剤は低分子化合物であっても、高分子化合物であってもよい。 Further, when introducing a polymerization initiation group for surface-initiated living radical polymerization to the surface of the base material 10, the polymerization initiation group and a group having bonding property to the base material or a group having affinity for the base material are provided. It is preferable to use a surface treatment agent containing a polymerization initiation group. Such a polymerization initiation group-containing surface treatment agent may be a low-molecular-weight compound or a high-molecular-weight compound.

重合開始基含有表面処理剤としては、特に限定されないが、基材10に結合可能な基と、ラジカル発生基とを有する化合物が好ましく、たとえば、特開2010-218984号公報に開示されている重合開始基含有表面処理剤、すなわち、TEMPO系、ATRP系、RAFT系、RTCP系の重合開始基含有表面処理剤を用いることができる。これらのなかでも、TEMPO系、RAFT系、RTCP系の重合開始基含有表面処理剤がより好ましい。また、TEMPO系の重合開始基含有表面処理剤の中では、特にDEPN系の重合開始基含有表面処理剤が好ましい。なお、基材10に結合可能な基としては、たとえば、-SiCl、-Si(CH)Cl、-Si(CHCl、-Si(OR’)(これらの式中、R’はメチル基、エチル基、プロピル基またはブチル基を示す。)などが挙げられる。あるいは、重合開始基含有表面処理剤としては、国際公開第2006/087839号に記載されている、(2-ブロモ-2-メチル)プロピオニルオキシヘキシルトリエトキシシラン(BHE)、(2-ブロモ-2-メチル)プロピオニルオキシプロピルトリエトキシシラン(BPE)等を用いることもできる。 The surface treatment agent containing a polymerization initiating group is not particularly limited, but a compound having a group capable of bonding to the substrate 10 and a radical generating group is preferable. Initiating group-containing surface treating agents, that is, TEMPO-based, ATRP-based, RAFT-based, and RTCP-based polymerization initiating group-containing surface treating agents can be used. Among these, TEMPO-based, RAFT-based, and RTCP-based polymerization initiation group-containing surface treatment agents are more preferable. Among TEMPO-based surface treating agents containing a polymerization initiating group, DEPN-based surface treating agents containing a polymerization initiating group are particularly preferred. Examples of groups that can be bonded to the substrate 10 include -SiCl 3 , -Si(CH 3 )Cl 2 , -Si(CH 3 ) 2 Cl, and -Si(OR') 3 (in these formulas, R' represents a methyl group, an ethyl group, a propyl group or a butyl group.) and the like. Alternatively, the polymerization initiation group-containing surface treatment agent is described in WO 2006/087839, (2-bromo-2-methyl)propionyloxyhexyltriethoxysilane (BHE), (2-bromo-2 -methyl)propionyloxypropyltriethoxysilane (BPE) and the like can also be used.

また、グラフト密度を調整する観点から、上記した重合開始基含有表面処理剤に加え、重合開始基を含有しないシランカップリング剤(たとえば、一般に使用されるアルキルシランカップリング剤)を併用してもよい。 Further, from the viewpoint of adjusting the graft density, a silane coupling agent containing no polymerization initiation group (for example, a commonly used alkylsilane coupling agent) may be used in combination with the polymerization initiation group-containing surface treatment agent. good.

グラフト密度は、重合開始基含有表面処理剤と重合開始基を含有しないシランカップリング剤との割合を調整することで、自在に変更することができる。また、基材10表面への重合開始基の導入は、導入される重合開始基の均一性、重合開始基のグラフト密度の制御性等の点で、LB法や気相吸着法を採用することも可能である。 The graft density can be freely changed by adjusting the ratio of the polymerization initiation group-containing surface treatment agent and the silane coupling agent containing no polymerization initiation group. In introducing the polymerization initiation group to the surface of the base material 10, the LB method or the vapor phase adsorption method may be adopted from the viewpoints of the uniformity of the polymerization initiation group to be introduced and the controllability of the graft density of the polymerization initiation group. is also possible.

LB法においては、まず膜形成材料を適切な溶媒(たとえば、クロロホルム、ベンゼン等)に溶解する。次に、この溶液少量を清浄な液面、好ましくは純水の液面上に展開した後、溶媒を蒸発させるか、あるいは隣接する水相に拡散させて、水面上に膜形成分子による低密度の膜を形成させる。 In the LB method, first, a film-forming material is dissolved in a suitable solvent (eg, chloroform, benzene, etc.). Next, after spreading a small amount of this solution on a clean liquid surface, preferably a pure water surface, the solvent is allowed to evaporate or diffuse into the adjacent aqueous phase, resulting in a low density film-forming molecule on the water surface. to form a film of

続いて、通常、仕切り板を水面上で機械的に掃引し、膜形成分子が展開している水面の表面積を減少させることにより膜を圧縮して密度を増加させ、緻密な水面上単分子膜を得る。 The diaphragm is then typically mechanically swept over the water surface to compress the membrane by reducing the surface area of the water surface over which the membrane-forming molecules are deployed, thereby increasing the density and forming a dense monolayer on the water surface. get

次いで、適切な条件下で、水面上単分子膜内を構成する分子の表面密度を一定に保ちながら、単分子層を堆積する基材を、水面上単分子膜を横切る方向に浸漬または引き上げることによって、水面上単分子膜を基材10上に移し取り、単分子層を該基材上に堆積する。 Next, under appropriate conditions, while maintaining a constant surface density of the molecules that make up the monomolecular film on the water surface, the substrate on which the monomolecular layer is to be deposited is immersed or pulled up in a direction across the monomolecular film on the water surface. transfers the monomolecular film on the water surface onto the substrate 10 and deposits a monolayer on the substrate.

LB法の詳細および具体例は、 「福田清成他著、新実験化学講座18巻(界面とコロイド)6章、(1977年)丸善」、 「福田清成・杉道夫・雀部博之編集、LB膜とエレクトロニクス、(1986年)シーエムシー」、「石井淑夫著、よいLB膜をつくる実践的技術、(1989年)共立出版」 等に記載されている。 For details and specific examples of the LB method, see Kiyonari Fukuda et al., New Experimental Chemistry Course, Volume 18 (Interface and Colloid), Chapter 6, (1977) Maruzen, Edited by Kiyonari Fukuda, Michio Sugi and Hiroyuki Sasabe, LB Membrane and Electronics, (1986) CMC", "Yoshio Ishii, Practical Techniques for Producing Good LB Films, (1989) Kyoritsu Shuppan".

そして、上述した重合開始基含有表面処理剤を使用する方法などを用いて、基材10表面に重合開始基を導入し、次いで、重合開始基を導入した基材10を、上述したモノマーを含有する重合反応溶液に浸漬し、必要に応じて加熱することで、基材10表面に、重合単位として上述したモノマーを含有する高分子鎖を形成することができる。なお、重合反応溶液には、上述したモノマーの他、各種ラジカル開始剤や、溶剤など重合反応に必要な成分を含有させることができる。 Then, a polymerization initiation group is introduced into the surface of the base material 10 by using the above-described method of using the polymerization initiation group-containing surface treatment agent, and then the base material 10 introduced with the polymerization initiation group is coated with the above-described monomer. By immersing the substrate 10 in the polymerization reaction solution and heating as necessary, polymer chains containing the above-described monomers as polymerization units can be formed on the surface of the substrate 10 . In addition to the monomers described above, the polymerization reaction solution can contain various components necessary for the polymerization reaction, such as various radical initiators and solvents.

第1実施形態においては、基材10表面に形成する高分子鎖は、基材10表面の面積に対する専有面積率(ポリマー断面積当たりの占有率)で10%以上となるようなグラフト密度で形成されることが好ましく、より好ましくは15%以上、さらに好ましくは20%以上である。なお、グラフト密度は、たとえば、グラフト鎖の数平均分子量(Mn)の絶対値、グラフトされたポリマー量、基材10の表面積より算出することができる。また、ポリマーブラシ層20中の専有面積率は、ポリマーの伸びきり形態における繰り返し単位長さとポリマーのバルク密度より断面積を求め、グラフト密度を掛けて算出することができる。なお、専有面積率は、基材10表面をグラフト点(1つ目のモノマー)が占める割合という意味になる(最密充填で100%、これ以上にはグラフトできない)。 In the first embodiment, the polymer chains formed on the surface of the base material 10 are formed with a graft density such that the exclusive area ratio (occupancy rate per polymer cross-sectional area) with respect to the surface area of the base material 10 is 10% or more. preferably 15% or more, and still more preferably 20% or more. The graft density can be calculated from, for example, the absolute value of the number average molecular weight (Mn) of graft chains, the amount of grafted polymer, and the surface area of substrate 10 . Further, the exclusive area ratio in the polymer brush layer 20 can be calculated by obtaining the cross-sectional area from the length of the repeating unit in the stretched form of the polymer and the bulk density of the polymer, and multiplying the cross-sectional area by the graft density. The occupied area ratio means the ratio of the surface of the base material 10 occupied by the graft points (the first monomer) (100% in close packing, no more grafting is possible).

また、高分子鎖の単位面積当たりのグラフト密度は、好ましくは0.02鎖/nm以上、より好ましくは0.04鎖/nm以上、さらに好ましくは0.06鎖/nm以上、特に好ましくは0.08鎖/nm以上である。 In addition, the graft density per unit area of the polymer chains is preferably 0.02 chains/nm 2 or more, more preferably 0.04 chains/nm 2 or more, still more preferably 0.06 chains/nm 2 or more, particularly It is preferably 0.08 chains/nm2 or more.

なお、高分子鎖のグラフト密度は、例えば、Macromolecules, 31, 5934-5936 (1998)、Macromolecules, 33, 5608-5612 (2000)、Macromolecules, 38, 2137-2142 (2005)等に記載の方法に従って測定することができる。具体的には、グラフト密度(鎖/nm)は、グラフト量(W)とグラフト鎖の数平均分子量(M n)を測定し、下記式にしたがって、求めることができる。
グラフト密度(鎖/nm)=W(g/nm)/M n×(アボガドロ数)
(式中、Wはグラフト量を表し、M nは数平均分子量を表す。)
The graft density of the polymer chain can be determined, for example, according to the method described in Macromolecules, 31, 5934-5936 (1998), Macromolecules, 33, 5608-5612 (2000), Macromolecules, 38, 2137-2142 (2005), etc. can be measured. Specifically, the graft density (chains/nm 2 ) can be obtained by measuring the graft amount (W) and the number average molecular weight (Mn) of the grafted chains and using the following formula.
Graft density (chain/nm 2 ) = W (g/nm 2 )/M n x (Avogadro's number)
(In the formula, W represents the amount of grafting and Mn represents the number average molecular weight.)

グラフト量(W)は、基材10がシリコンウエハのような平面基板の場合には、エリプソメトリー法により乾燥状態の膜厚、すなわち、グラフトされた高分子鎖層の乾燥状態における厚みを測定し、バルクフィルムの密度を用いて、単位面積当たりのグラフト量を算出することにより求めることができる。あるいは、基材10がシリカ粒子等の場合には、赤外吸収分光測定(IR)、熱重量損失測定(TG)、元素分析測定等により測定することができる。 When the base material 10 is a flat substrate such as a silicon wafer, the graft amount (W) is obtained by measuring the dry film thickness, that is, the dry film thickness of the grafted polymer chain layer by ellipsometry. , can be obtained by calculating the graft amount per unit area using the density of the bulk film. Alternatively, when the base material 10 is silica particles or the like, it can be measured by infrared absorption spectrometry (IR), thermogravimetric loss measurement (TG), elemental analysis measurement, or the like.

ポリマーブラシ層20を構成する高分子鎖の数平均分子量(Mn)は、好ましくは500~10,000,000、より好ましくは100,000~10,000,000である。また、ポリマーブラシ層20を形成する高分子鎖の分子量分布(Mw/Mn)は、ポリマーブラシ層20の摩擦係数をより低減でき、より低摩擦摺動性に優れたものとするという観点より、1に近いことが好ましく、好ましくは1.5以下であり、より好ましくは1.3以下であり、さらに好ましくは1.25以下、さらにより好ましくは1.2以下、特に好ましくは1.15以下である。高分子鎖の数平均分子量(Mn)、および分子量分布(Mw/Mn)は、たとえば、フッ化水素酸処理により基材10から高分子鎖を切り出し、切り出した高分子鎖を用いてゲルパーミエーションクロマトグラフ法により、ポリエチレンオキシド換算の値にて、測定する方法が挙げられる。あるいは、重合時に生成するフリーポリマーが基材10に導入された高分子鎖と等しい分子量を有すると仮定し、該フリーポリマーについてゲルパーミエーションクロマトグラフ法により、ポリエチレンオキシド換算の値にて、数平均分子量(Mn)、および分子量分布(Mw/Mn)を測定し、これをそのまま用いる方法を採用してもよい。 The number average molecular weight (Mn) of the polymer chains constituting the polymer brush layer 20 is preferably 500 to 10,000,000, more preferably 100,000 to 10,000,000. In addition, the molecular weight distribution (Mw/Mn) of the polymer chains forming the polymer brush layer 20 can further reduce the friction coefficient of the polymer brush layer 20, and from the viewpoint of making the polymer brush layer 20 more excellent in low-friction slidability, It is preferably close to 1, preferably 1.5 or less, more preferably 1.3 or less, still more preferably 1.25 or less, even more preferably 1.2 or less, particularly preferably 1.15 or less. is. The number average molecular weight (Mn) and the molecular weight distribution (Mw/Mn) of the polymer chains are obtained, for example, by cutting out the polymer chains from the base material 10 by hydrofluoric acid treatment and subjecting the cut polymer chains to gel permeation. A method of measuring with a value converted to polyethylene oxide by a chromatographic method can be mentioned. Alternatively, assuming that the free polymer generated during polymerization has the same molecular weight as the polymer chain introduced into the base material 10, the free polymer is subjected to gel permeation chromatography, and the number average A method of measuring the molecular weight (Mn) and the molecular weight distribution (Mw/Mn) and using them as they are may be employed.

なお、ポリマーブラシ層20を構成する高分子鎖の平均分子鎖長さL(すなわち、ポリマーブラシ長)は、好ましくは10nm以上であり、実用的な観点より、10~1000nmの範囲であることがより好ましい。高分子鎖の平均分子鎖長さLが短すぎると、摺動特性が不十分となってしまうおそれがある。また、高分子鎖の平均分子鎖長さLは、たとえば、高分子鎖を構成するモノマーの種類や、重合条件等により調整することができる。 The average molecular chain length L p (that is, the polymer brush length) of the polymer chains constituting the polymer brush layer 20 is preferably 10 nm or more, and from a practical point of view, it should be in the range of 10 to 1000 nm. is more preferred. If the average molecular chain length Lp of the polymer chain is too short, the sliding properties may become insufficient. Also, the average molecular chain length Lp of the polymer chain can be adjusted by, for example, the type of monomers constituting the polymer chain, polymerization conditions, and the like.

第1実施形態において、基材10上に形成された複数の高分子鎖を、塩-水素結合ドナー混合物で膨潤させる方法としては、特に限定されないが、たとえば、基材10上に形成された複数の高分子鎖に、塩-水素結合ドナー混合物を滴下あるいは塗布して、その後、静置する方法や、複数の高分子鎖を形成した基材10を塩-水素結合ドナー混合物中に浸漬させる方法などが挙げられる。 In the first embodiment, the method for swelling the plurality of polymer chains formed on the substrate 10 with the salt-hydrogen bond donor mixture is not particularly limited. A method in which a salt-hydrogen bond donor mixture is dropped or applied onto the polymer chains and then allowed to stand, or a method in which the substrate 10 on which a plurality of polymer chains are formed is immersed in the salt-hydrogen bond donor mixture. etc.

第1実施形態により形成されるポリマーブラシ層20の厚みは、ポリマーブラシ層20の摩擦係数をより低減でき、より低摩擦摺動性に優れたものとするという観点より、500nm以上であり、好ましくは700nm以上、より好ましくは800nm以上であり、さらに好ましくは1,000nm以上である。なお、ポリマーブラシ層20の厚みの上限は特に限定されないが、通常20μm以下である。 The thickness of the polymer brush layer 20 formed according to the first embodiment is preferably 500 nm or more from the viewpoint that the coefficient of friction of the polymer brush layer 20 can be further reduced and the low-friction slidability can be further improved. is 700 nm or more, more preferably 800 nm or more, and still more preferably 1,000 nm or more. Although the upper limit of the thickness of the polymer brush layer 20 is not particularly limited, it is usually 20 μm or less.

<第2実施形態>
次いで、本発明の第2実施形態について、説明する。
第2実施形態に係る複合材料は、図1に示すポリマーブラシ層20を構成する複数の高分子鎖が、架橋網目構造を形成している以外は、上記第1実施形態と同様の構成を有するものである。すなわち、第2実施形態においては、基体としての基材10上に共有結合で固定された複数の高分子鎖が、架橋網目構造を形成しており、このような架橋網目構造を形成している高分子鎖が、上述した塩-水素結合ドナー混合物で膨潤されることで、ポリマーブラシ層20を形成している。なお、第2実施形態においても、複数の高分子鎖は、複数の高分子グラフト鎖であってもよい。
<Second embodiment>
Next, a second embodiment of the invention will be described.
The composite material according to the second embodiment has the same configuration as that of the first embodiment except that the plurality of polymer chains constituting the polymer brush layer 20 shown in FIG. 1 form a crosslinked network structure. It is. That is, in the second embodiment, a plurality of polymer chains covalently fixed on the substrate 10 as a substrate form a crosslinked network structure, and such a crosslinked network structure is formed. The polymer chains are swollen with the salt-hydrogen bond donor mixture described above to form the polymer brush layer 20 . Also in the second embodiment, the plurality of polymer chains may be a plurality of polymer graft chains.

ポリマーブラシ層20を構成する、架橋網目構造を形成している高分子鎖としては特に限定されないが、ポリマーブラシ層20を十分な強度を有するものとするという観点より、2種類以上のポリマーネットワークによって形成される相互侵入網目構造を形成してなるダブルネットワークゲルであることが好ましい。ここで、「相互侵入網目構造」とは、2以上の架橋網目構造を有するポリマーが互いの網目構造に進入することで、物理的に絡まり合っており、結果として内部に複数の網目構造が形成されている構造あるいは状態をいう。なお、第2実施形態に係るダブルネットワークゲルは、2種類のポリマーネットワークによって形成されたものはもちろんのこと、3種類のポリマーネットワークによって形成されたもの、あるいは、それ以上の種類のポリマーネットワークによって形成されたもののいずれであってもよい。また、第2実施形態に係るダブルネットワークゲルは、さらに直鎖状のポリマーを含有することで、半相互侵入網目構造を形成するものであってもよい。 The polymer chains forming the crosslinked network structure that constitute the polymer brush layer 20 are not particularly limited. A double network gel that forms an interpenetrating network structure is preferred. Here, the term "interpenetrating network structure" means that polymers having two or more crosslinked network structures are physically entangled by entering each other's network structure, resulting in the formation of multiple network structures inside. A structure or state in which In addition, the double network gel according to the second embodiment is formed of not only two types of polymer networks, but also three types of polymer networks, or more types of polymer networks. can be any of the The double network gel according to the second embodiment may further contain a linear polymer to form a semi-interpenetrating network structure.

ダブルネットワークゲルを形成するための2種以上のポリマーネットワークとしては、特に限定されないが、たとえば、塩-水素結合ドナー混合物により膨潤させた際における、ダブルネットワークゲルの強度を適切に高めることができるという観点より、正または負に荷電し得る基を有する不飽和モノマーから形成されるポリマーネットワーク(A)と、電気的に中性な(正または負に荷電し得る基を有さない)不飽和モノマーから形成されるポリマーネットワーク(B)との組み合わせであることが好ましい。 The two or more types of polymer networks for forming the double network gel are not particularly limited. From the point of view, a polymer network (A) formed from unsaturated monomers having groups that can be positively or negatively charged and unsaturated monomers that are electrically neutral (having no groups that can be positively or negatively charged) It is preferably a combination with a polymer network (B) formed from.

正または負に荷電し得る基を有する不飽和モノマーから形成されるポリマーネットワーク(A)(以下、適宜、「ポリマーネットワーク(A)」とする。)を形成するための、正または負に荷電し得る基を有する不飽和モノマーとしては、特に限定されないが、酸性基(たとえば、カルボキシル基、リン酸基およびスルホン酸基)や塩基性基(たとえば、アミノ基)を有する不飽和モノマーなどが挙げられる。 A positively or negatively charged polymer network (A) formed from unsaturated monomers having groups that can be positively or negatively charged (hereinafter referred to as "polymer network (A)" as appropriate). Unsaturated monomers having groups to obtain are not particularly limited, but include unsaturated monomers having acidic groups (e.g., carboxyl groups, phosphoric acid groups and sulfonic acid groups) and basic groups (e.g., amino groups). .

正または負に荷電し得る基を有する不飽和モノマーの具体例としては、
(メタ)アクリル酸(アリクル酸および/またはメタクリル酸を意味する。以下同様。)、(無水)マレイン酸、マレイン酸モノアルキルエステル、フマル酸、フマル酸モノアルキルエステル、クロトン酸、イタコン酸、イタコン酸モノアルキルエステル、イタコン酸グリコールモノエーテル、シトラコン酸、シトラコン酸モノアルキルエステル、桂皮酸等のカルボキシル基含有ビニル系モノマーや、これらの塩;
スルホプロピル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシ-3-(メタ)アクリロキシプロピルスルホン酸、2-(メタ)アクリロイルアミノ-2,2-ジメチルエタンスルホン酸、2-(メタ)アクリロイルオキシエタンスルホン酸、3-(メタ)アクリロイルオキシ-2-ヒドロキシプロパンスルホン酸、2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸などのスルホン酸基含有ビニル系モノマーや、これらの塩;
2-ヒドロキシエチルアクリロイルホスフェートなどのリン酸基含有ビニル系モノマーや、これらの塩;
アミノエチル(メタ)アクリレート、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、t-ブチルアミノエチル(メタ)アクリレートなどのアミノ基含有ビニル系モノマー;などが挙げられる。
これらのモノマーは、1種単独で使用してもよいし、2種以上併用してもよい。
Specific examples of unsaturated monomers having groups that can be positively or negatively charged include:
(Meth)acrylic acid (meaning acrylic acid and/or methacrylic acid; hereinafter the same), (anhydrous) maleic acid, maleic acid monoalkyl ester, fumaric acid, fumaric acid monoalkyl ester, crotonic acid, itaconic acid, itaconic acid carboxyl group-containing vinyl monomers such as acid monoalkyl esters, itaconic acid glycol monoethers, citraconic acid, citraconic acid monoalkyl esters, cinnamic acid, and salts thereof;
sulfopropyl (meth)acrylate, 2-hydroxy-3-(meth)acryloxypropylsulfonic acid, 2-(meth)acryloylamino-2,2-dimethylethanesulfonic acid, 2-(meth)acryloyloxyethanesulfonic acid, 3-(meth)acryloyloxy-2-hydroxypropanesulfonic acid, 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid and other sulfonic acid group-containing vinyl monomers, and salts thereof;
Phosphate group-containing vinyl monomers such as 2-hydroxyethyl acryloyl phosphate, and salts thereof;
amino group-containing vinyl monomers such as aminoethyl (meth)acrylate, dimethylaminoethyl (meth)acrylate, t-butylaminoethyl (meth)acrylate; and the like.
These monomers may be used singly or in combination of two or more.

また、電気的に中性な(正または負に荷電し得る基を有さない)不飽和モノマーから形成されるポリマーネットワーク(B)(以下、適宜、「ポリマーネットワーク(B)」とする。)を形成するための、電気的に中性な不飽和モノマーとしては、ジメチルシロキサン、スチレン、アクリルアミド、メチレンビスアクリルアミド、トリメチールプロパントリメタクリレート、ビニルピリジン、スチレン、メタクリル酸メチル、フッ素含有不飽和モノマー(たとえば、トリフルオロエチルアクリレート(TFE))、ヒドロキシエチルアクリレート、酢酸ビニル、トリエチレングリコールジメタクリレートなどが挙げられる。これらのモノマーは、1種単独で使用してもよいし、2種以上併用してもよい。 Further, a polymer network (B) formed from electrically neutral unsaturated monomers (having no positively or negatively charged groups) (hereinafter referred to as "polymer network (B)" as appropriate). Electrically neutral unsaturated monomers for forming include dimethylsiloxane, styrene, acrylamide, methylenebisacrylamide, trimethylpropane trimethacrylate, vinylpyridine, styrene, methyl methacrylate, fluorine-containing unsaturated monomers ( Examples include trifluoroethyl acrylate (TFE)), hydroxyethyl acrylate, vinyl acetate, triethylene glycol dimethacrylate, and the like. These monomers may be used singly or in combination of two or more.

第2実施形態においては、塩-水素結合ドナー混合物により膨潤させた際における、ダブルネットワークゲルの強度を適切に高めることができるという観点より、ダブルネットワークゲルを、架橋点間分子量が比較的大きなポリマーネットワークと、架橋点間分子量が比較的小さなポリマーネットワークとの組み合わせであることが好ましく、特に、塩-水素結合ドナー混合物との親和性を良好なものとするという観点より、上記第1実施形態において挙げた上記一般式(4)で表される化合物から形成されるポリマーネットワーク(C)と、上記一般式(4)で表される化合物以外の化合物から形成されるポリマーネットワーク(D)との組み合わせであることが好ましい。 In the second embodiment, from the viewpoint that the strength of the double network gel can be appropriately increased when swollen with a salt-hydrogen bond donor mixture, the double network gel is a polymer having a relatively large molecular weight between crosslinks. A combination of a network and a polymer network having a relatively small molecular weight between cross-linking points is preferable, and in particular, from the viewpoint of improving affinity with the salt-hydrogen bond donor mixture, in the first embodiment. A combination of a polymer network (C) formed from the compound represented by the above general formula (4) and a polymer network (D) formed from a compound other than the compound represented by the above general formula (4) is preferably

ポリマーネットワーク(C)を形成するために用いられる、上記一般式(4)で表される化合物としては、上記第1実施形態と同様に、上記一般式(5)~(12)で表される化合物を特に好ましく用いることができ、これらは一種単独で、あるいは二種以上を併用して用いることができる。 The compound represented by the general formula (4) used to form the polymer network (C) is represented by the general formulas (5) to (12) as in the first embodiment. Compounds can be particularly preferably used, and these can be used singly or in combination of two or more.

また、ポリマーネットワーク(D)を形成するためのモノマーとしては、特に限定されないが、たとえば、上述したポリマーネットワーク(B)の形成に用いられる電気的に中性な不飽和モノマーなどが挙げられる。 Moreover, the monomer for forming the polymer network (D) is not particularly limited, and examples thereof include electrically neutral unsaturated monomers used for forming the polymer network (B) described above.

基材10上に形成する複数の高分子鎖を、ダブルネットワークゲルとする場合における、基材10上にポリマーブラシ層20を形成する方法としては、特に限定されないが、以下に説明する方法が挙げられる。なお、以下においては、ダブルネットワークゲルを構成するポリマーネットワークを2種類とした場合を例示して説明を行う。 A method for forming the polymer brush layer 20 on the substrate 10 when the plurality of polymer chains formed on the substrate 10 is a double network gel is not particularly limited, but the method described below can be mentioned. be done. In addition, the case where the polymer network which comprises a double network gel is made into two types below is illustrated and demonstrated.

まず、基材10の表面に、ラジカル活性種と反応可能な置換基を導入するための化合物を、基材10の表面と反応させ、基材10の表面に、ラジカル活性種と反応可能な置換基を導入する。ラジカル活性種と反応可能な置換基を導入するための化合物としては、特に限定されないが、ラジカル活性種と反応可能な置換基およびアルコキシシリル基を含有する化合物が好適に挙げられる。 First, a compound for introducing a substituent capable of reacting with the radical active species is reacted with the surface of the substrate 10 to the surface of the substrate 10, and a substituent capable of reacting with the radical active species is formed on the surface of the substrate 10. introduce a group. The compound for introducing the substituent capable of reacting with the radical active species is not particularly limited, but preferably includes a compound containing a substituent capable of reacting with the radical active species and an alkoxysilyl group.

ラジカル活性種と反応可能な置換基およびアルコキシシリル基を含有する化合物としては、特に限定されないが、N,N-ビス(3-(トリメトキシシリル)プロピル)メタクリルアミド、N,N-ビス(3-(トリメトキシシリル)プロピル)アクリルアミド、N,N-ビス((メチルジメトキシシリル)プロピル)メタクリルアミドなどの不飽和結合を有するアルコキシシリル基含有アミド化合物;メタクリル酸3-(トリメトキシシリル)プロピル、メタクリル酸3-(トリエトキシシリル)プロピル、メタクリル酸3-[トリ(メトキシエトキシ)シリル]プロピル、メタクリル酸3-(メチルジメトキシシリル)プロピル、メタクリル酸3-(メチルジエトキシシリル)プロピルなどのアルコキシシリル基含有アクリレート化合物;などが挙げられる。 Compounds containing substituents and alkoxysilyl groups capable of reacting with radical active species are not particularly limited, but N,N-bis(3-(trimethoxysilyl)propyl)methacrylamide, N,N-bis(3 -(trimethoxysilyl)propyl)acrylamide, N,N-bis((methyldimethoxysilyl)propyl) alkoxysilyl group-containing amide compounds having unsaturated bonds such as methacrylamide; 3-(trimethoxysilyl)propyl methacrylate, Alkoxy such as 3-(triethoxysilyl)propyl methacrylate, 3-[tri(methoxyethoxy)silyl]propyl methacrylate, 3-(methyldimethoxysilyl)propyl methacrylate, 3-(methyldiethoxysilyl)propyl methacrylate, etc. silyl group-containing acrylate compounds; and the like.

基材10の表面に、ラジカル活性種と反応可能な置換基およびアルコキシシリル基を含有する化合物を反応させる方法としては特に限定されないが、基材10に対して、表面を親水化するための処理を施し、親水化処理を施した基材10を、ラジカル活性種と反応可能な置換基およびアルコキシシリル基を含有する化合物を含有する溶液に浸漬させることにより、これらを反応させる方法などが挙げられる。親水化処理の方法としては、特に限定されないが、プラズマエッチング処理による方法などが挙げられる。 The method of reacting the surface of the base material 10 with a compound containing a substituent and an alkoxysilyl group capable of reacting with a radically active species is not particularly limited. and immersing the substrate 10, which has been subjected to hydrophilization treatment, in a solution containing a compound containing a substituent and an alkoxysilyl group that can react with radical active species, thereby reacting them, and the like. . The hydrophilization treatment method is not particularly limited, but includes a plasma etching treatment method and the like.

また、この際の反応温度は、特に限定されないが、好ましくは20~50℃であり、反応時間は6~48時間である。 The reaction temperature at this time is not particularly limited, but is preferably 20 to 50° C., and the reaction time is 6 to 48 hours.

次いで、上記とは別に、ダブルネットワークゲルを構成する2種類のポリマーネットワークのうち、1種類のポリマーネットワーク(以下、「第1ポリマーネットワーク」とする。)からなるゲル(以下、「第1ポリマーネットワークゲル」とする。)を調製する。第1ポリマーネットワークゲルを製造する方法としては特に限定されないが、第1ポリマーネットワークゲルを形成するためのモノマー、架橋剤、および塩-水素結合ドナー混合物を含有する溶液を調製し、この溶液について重合および架橋を行うことにより調製することができる。 Next, separately from the above, a gel (hereinafter referred to as "first polymer network gel”) is prepared. The method for producing the first polymer network gel is not particularly limited, but a solution containing a monomer for forming the first polymer network gel, a cross-linking agent, and a salt-hydrogen bond donor mixture is prepared, and the solution is polymerized. and cross-linking.

なお、架橋剤としては、特に限定されず、架橋構造を形成可能なものであればよいが、たとえば、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジビニルベンゼンおよびメチレンビスアクリルアミドなどが挙げられる。 The cross-linking agent is not particularly limited as long as it can form a cross-linked structure. Examples include ethylene glycol di(meth)acrylate, diethylene glycol di(meth)acrylate, and triethylene glycol di(meth)acrylate. , divinylbenzene and methylenebisacrylamide.

次いで、上記により得られた第1ポリマーネットワークゲル中に、2種類のポリマーネットワークのうち、残りのポリマーネットワーク(以下、「第2ポリマーネットワーク」とする。)を形成するためのモノマー、および架橋剤を含有する溶液を、第1ポリマーネットワークゲル中に含浸させ、これにより、モノマー含有第1ポリマーネットワークゲルを調製する。この際には、第1ポリマーネットワークゲル中に含侵させる溶液中に、塩-水素結合ドナー混合物をさらに含有させてもよい。 Next, a monomer for forming the remaining polymer network (hereinafter referred to as "second polymer network") of the two types of polymer networks in the first polymer network gel obtained above, and a cross-linking agent is impregnated into the first polymer network gel, thereby preparing a monomer-containing first polymer network gel. At this time, the solution impregnated into the first polymer network gel may further contain a salt-hydrogen bond donor mixture.

なお、第2ポリマーネットワークを形成するためのモノマー、および架橋剤を含有する溶液を、第1ポリマーネットワークゲル中に含浸させる方法としては、特に限定されないが、たとえば、該溶液中に、第1ポリマーネットワークゲルを浸漬させる方法などが挙げられる。また、架橋剤としては、上述したものを同様に用いることができる。 The method for impregnating the first polymer network gel with the solution containing the monomer for forming the second polymer network and the cross-linking agent is not particularly limited. A method of immersing a network gel and the like can be mentioned. As the cross-linking agent, those mentioned above can be used in the same manner.

次いで、上記により得られたモノマー含有第1ポリマーネットワークゲルを、表面にラジカル活性種と反応可能な置換基を導入した基材10に接触させ、これらを接触させた状態にて、反応させる。そして、これにより、モノマー含有第1ポリマーネットワークゲルに含まれる、第2ポリマーネットワーク形成用のモノマーによる第2ポリマーネットワークの形成、および、第2ポリマーネットワーク形成用のモノマーと、基材10上に導入されたラジカル活性種と反応可能な置換基との反応を同時に進行させることで、基材10上に、ダブルネットワークゲルからなる高分子鎖が、塩-水素結合ドナー混合物で膨潤されたポリマーブラシ層20を形成することができる。 Next, the monomer-containing first polymer network gel obtained as described above is brought into contact with the base material 10 having a substituent capable of reacting with the radical active species introduced to the surface thereof, and reacted while they are in contact. Thereby, the second polymer network is formed by the second polymer network-forming monomer contained in the monomer-containing first polymer network gel, and the second polymer network-forming monomer is introduced onto the substrate 10. A polymer brush layer in which a polymer chain composed of a double network gel is swollen with a salt-hydrogen bond donor mixture is formed on the substrate 10 by allowing the reaction between the radical active species and the reactive substituent to proceed simultaneously. 20 can be formed.

第2実施形態においても、上述した第1実施形態と同様に、ポリマーブラシ層20を構成する、架橋網目構造を形成した高分子鎖を膨潤させるための膨潤剤として、上述した塩-水素結合ドナー混合物を用いるものであるため、ポリマーブラシ層20の摩擦係数を低減でき、優れた低摩擦摺動性を実現できるものである。 Also in the second embodiment, as in the first embodiment described above, the salt-hydrogen bond donor described above is used as a swelling agent for swelling the polymer chains forming the crosslinked network structure, which constitutes the polymer brush layer 20 . Since a mixture is used, the coefficient of friction of the polymer brush layer 20 can be reduced, and excellent low-friction slidability can be achieved.

<第3実施形態>
次いで、本発明の第3実施形態について、説明する。
図2は、本発明の第3実施形態に係る複合材料を構成する分岐高分子である。図2に示すように、第3実施形態に係る分岐高分子30は、基体としての直鎖状の主鎖(主鎖となる直鎖状の高分子鎖)31から、複数の高分子グラフト鎖(側鎖)32が分岐した構造を有しており、第3実施形態に係る複合材料は、このような分岐高分子30が、上述した塩-水素結合ドナー混合物で膨潤されることで構成される。なお、分岐高分子30は、ボトルブラシ(ボトル構造を有する容器を洗浄するための洗浄ブラシ)様の形状をなしている。
<Third Embodiment>
Next, a third embodiment of the invention will be described.
FIG. 2 shows a branched polymer forming a composite material according to the third embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2, a branched polymer 30 according to the third embodiment comprises a linear main chain (a linear polymer chain serving as a main chain) 31 as a substrate, and a plurality of polymer graft chains. The (side chain) 32 has a branched structure, and the composite material according to the third embodiment is constructed by swelling such a branched polymer 30 with the salt-hydrogen bond donor mixture described above. be. The branched polymer 30 has a shape like a bottle brush (a cleaning brush for cleaning a container having a bottle structure).

分岐高分子30は、上記のように直鎖状の主鎖31から複数の側鎖32が分岐している分岐高分子構造を有しており、主鎖31および側鎖32は、それぞれ、少なくとも炭素原子と水素原子を含む繰り返し単位が複数連結して構成されている。 The branched polymer 30 has a branched polymer structure in which a plurality of side chains 32 are branched from the linear main chain 31 as described above. It is composed of a plurality of repeating units containing carbon atoms and hydrogen atoms linked together.

主鎖31の数平均重合度は、好ましくは10~10,000であり、より好ましくは10~1,000、さらに好ましくは10~100である。主鎖31の数平均重合度を、上記の範囲とすることにより、上述した塩-水素結合ドナー混合物で膨潤させ、複合材料とした場合における、低摩擦摺動性をより高めることができる。主鎖31の数平均重合度としては、特に限定されないが、側鎖32を導入する前の主鎖前駆体の数平均分子量を測定し、その測定された数平均分子量をモノマー単位分子量で割ることで求めることができる。 The number average degree of polymerization of the main chain 31 is preferably 10-10,000, more preferably 10-1,000, still more preferably 10-100. By setting the number-average degree of polymerization of the main chain 31 within the above range, the low-friction slidability can be further enhanced in the case of swelling with the above-mentioned salt-hydrogen bond donor mixture to form a composite material. The number average degree of polymerization of the main chain 31 is not particularly limited, but the number average molecular weight of the main chain precursor before introducing the side chain 32 is measured, and the measured number average molecular weight is divided by the monomer unit molecular weight. can be found at

側鎖32は、直鎖状であってもよいし、あるいは分岐構造や架橋構造を有していてもよい。側鎖32の数平均重合度は、1~1,00であることが好ましく、1~50であることがより好ましく、5~20であることがさらに好ましい。側鎖32の数平均重合度を、上記の範囲とすることにより、上述した塩-水素結合ドナー混合物で膨潤させ、複合材料とした場合における、低摩擦摺動性をより高めることができる。側鎖の数平均重合度の測定方法としては、特に限定されないが、たとえば、分岐高分子30の合成工程において、主鎖31から側鎖32を伸長させる反応を行う際、反応系に低分子開始剤(たとえば、ハロゲン置換炭素基を有する有機化合物)を微量添加しておいて、側鎖32の高分子鎖と共通の繰り返し構造を有する遊離ポリマーを同時に合成されるようにし、その遊離ポリマーについて測定した数平均重合度を側鎖32の数平均重合度とすることができる。 The side chain 32 may be linear, or may have a branched structure or a crosslinked structure. The number average degree of polymerization of the side chains 32 is preferably 1-1,00, more preferably 1-50, and even more preferably 5-20. By setting the number-average degree of polymerization of the side chains 32 within the above range, the low-friction slidability can be further enhanced in the case of swelling with the above-mentioned salt-hydrogen bond donor mixture to form a composite material. The method for measuring the number average degree of polymerization of the side chain is not particularly limited. A small amount of an agent (for example, an organic compound having a halogen-substituted carbon group) is added to simultaneously synthesize a free polymer having a repeating structure common to the polymer chain of the side chain 32, and the free polymer is measured. The obtained number average degree of polymerization can be used as the number average degree of polymerization of the side chain 32 .

主鎖31および側鎖32を含めた分岐高分子30全体の数平均分子量(Mn)は、好ましくは1,000~10,000,000であり、より好ましくは1,000~1,000,000、さらに好ましくは5,000~500,000である。分岐高分子30全体の数平均分子量を、上記の範囲とすることにより、上述した塩-水素結合ドナー混合物で膨潤させ、複合材料とした場合における、低摩擦摺動性をより高めることができる。なお、分岐高分子30全体の数平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフ法により、ポリスチレン換算の値にて測定することができる。 The number average molecular weight (Mn) of the entire branched polymer 30 including the main chain 31 and side chains 32 is preferably 1,000 to 10,000,000, more preferably 1,000 to 1,000,000. , more preferably 5,000 to 500,000. By setting the number-average molecular weight of the entire branched polymer 30 within the above range, it is possible to further enhance the low-friction slidability in the case of swelling with the above-mentioned salt-hydrogen bond donor mixture to form a composite material. The number average molecular weight of the branched polymer 30 as a whole can be measured by a gel permeation chromatography method in terms of polystyrene.

主鎖から分岐する側鎖の密度は、主鎖径路長1nm当たりの数(鎖/nm)で、好ましくは1鎖/nm以上であり、より好ましくは2鎖/nm以上、さらに好ましくは3鎖/nm以上である。ここで、側鎖の密度は、グラフト効率から決定することができる。 The density of side chains branched from the main chain is the number per 1 nm of main chain path length (chain/nm), preferably 1 chain/nm or more, more preferably 2 chains/nm or more, and still more preferably 3 chains. /nm or more. Here, the density of side chains can be determined from the graft efficiency.

第3実施形態で用いる分岐高分子30としては、図2に示すように、基体としての直鎖状の主鎖31から、複数の側鎖32が分岐した構造を有するものであればよく、特に限定されないが、下記一般式(13)で表される化合物であることが好ましい。

Figure 0007333239000007
As the branched polymer 30 used in the third embodiment, as shown in FIG. 2, any structure may be used as long as it has a structure in which a plurality of side chains 32 are branched from a linear main chain 31 as a substrate. Although not limited, it is preferably a compound represented by the following general formula (13).
Figure 0007333239000007

上記一般式(13)中、R15、R16は、それぞれ独立して、水素原子またはメチル基を示し、R17は、炭素数1~10のアルキル基を示し、R18、R19は、原子または原子団からなる末端基を示し、水素原子、アジド基、重合開始基断片、重合制御基等が挙げられる。また、Qは、-O-または-NH-を示し、Qは、2価の有機基を示し、hは、10~10,000であり、Polymer Aは、高分子鎖を示す。上記一般式(13)で表される化合物では、カッコで括られた繰り返し単位数がhである繰り返し構造単位が、分岐高分子30の主鎖31に相当し、Polymer Aが、分岐高分子30の側鎖32に相当する。すなわち、上記一般式(13)で表される化合物においては、R15が結合する炭素原子から、Polymer Aに結合する炭素原子までに至る所定の有機基を介して、繰り返し単位数hからなる主鎖31に、Polymer Aで表される複数の側鎖32が連結された構成となっている。なお、上記一般式(13)において、Polymer Aは、上記一般式(13)で表される化合物を構成する全ての繰り返し単位に導入されていてもよいし、一部の繰り返し単位のみに導入されていてもよい。Polymer Aが、上記一般式(13)で表される化合物を構成する繰り返し単位の一部のみに導入されている場合、Polymer Aが導入されていない繰り返し単位の側鎖の末端は水素原子であってもよいし、重合開始基が残留したものであってもよく、さらには、水素原子や重合開始基が他の原子または原子団に置き換わったものであってもよい。 In general formula (13) above, R 15 and R 16 each independently represent a hydrogen atom or a methyl group, R 17 represents an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, and R 18 and R 19 are A terminal group composed of an atom or an atomic group, and includes a hydrogen atom, an azide group, a fragment of a polymerization initiation group, a polymerization control group, and the like. Further, Q 1 represents -O- or -NH-, Q 2 represents a divalent organic group, h is 10 to 10,000, and Polymer A represents a polymer chain. In the compound represented by the above general formula (13), the parenthesized repeating structural unit having h of repeating units corresponds to the main chain 31 of the branched polymer 30, and Polymer A corresponds to the branched polymer 30. corresponds to the side chain 32 of That is, in the compound represented by the above general formula (13), from the carbon atom to which R 15 is bonded to the carbon atom to which Polymer A is bonded, via a predetermined organic group, the main consisting of h repeating units It has a configuration in which a plurality of side chains 32 represented by Polymer A are linked to a chain 31 . In general formula (13) above, Polymer A may be introduced into all the repeating units constituting the compound represented by general formula (13) above, or may be introduced into only some of the repeating units. may be When Polymer A is introduced into only a part of the repeating units constituting the compound represented by the general formula (13), the terminal of the side chain of the repeating unit into which Polymer A is not introduced is a hydrogen atom. It may be one in which the polymerization initiation group remains, or one in which the hydrogen atom or the polymerization initiation group is replaced with another atom or atomic group.

は、2価の有機基であり、炭素数1~18のアルキレン基、炭素数1~10のオキシアルキレン基(R20O)(R20は炭素数1~18のアルキレン基を表す。)、このオキシアルキレン基が複数連結した連結構造、または、これらの有機基(炭素数1~18のアルキレン基、炭素数1~10のオキシアルキレン基およびオキシアルキレン基の連結構造)のうちの少なくとも2つの組み合わせからなる2価の有機基等を挙げることができる。ここで、アルキレン基およびオキシアルキレン基のアルキレン基は、直鎖状であっても分枝状であってもよく、環状構造を有していてもよい。アルキレン基の具体例として、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、シクロヘキシレン基を挙げることができる。このアルキレン基およびオキシアルキレン基のアルキレン基は、置換基で置換されていてもよい。置換基として、炭素数1~10のアルキル基、炭素数6~40のアリール基、炭素数3~40のヘテロアリール基を挙げることができ、これらの置換基はさらに置換基で置換されていてもよい。 Q 2 is a divalent organic group and is an alkylene group having 1 to 18 carbon atoms or an oxyalkylene group having 1 to 10 carbon atoms (R 20 O) (R 20 represents an alkylene group having 1 to 18 carbon atoms). ), a linked structure in which a plurality of oxyalkylene groups are linked, or at least one of these organic groups (alkylene group having 1 to 18 carbon atoms, oxyalkylene group having 1 to 10 carbon atoms, and linked structure of oxyalkylene group) A divalent organic group consisting of a combination of two groups and the like can be mentioned. Here, the alkylene group of the alkylene group and the oxyalkylene group may be linear or branched, and may have a cyclic structure. Specific examples of the alkylene group include ethylene group, propylene group, butylene group and cyclohexylene group. The alkylene group of this alkylene group and oxyalkylene group may be substituted with a substituent. Examples of substituents include alkyl groups having 1 to 10 carbon atoms, aryl groups having 6 to 40 carbon atoms, and heteroaryl groups having 3 to 40 carbon atoms, and these substituents are further substituted with substituents. good too.

上記一般式(13)中、Polymer Aは、(メタ)アクリル酸系モノマーに由来する構成単位を有するものであることが好ましい。(メタ)アクリル酸系モノマーとしては、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、イソプロピル(メタ)アクリレート、n-ブチル(メタ)アクリレート、2-メチルプロピル(メタ)アクリレート、t-ブチル(メタ)アクリレート、ペンチル(メタ)アクリレート、ヘキシル(メタ)アクリレート、オクチル(メタ)アクリレート、2-エチルヘキシル(メタ)アクリレート、ノニル(メタ)アクリレート、デシル(メタ)アクリレート、イソデシル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、テトラデシル(メタ)アクリレート、オクタデシル(メタ)アクリレート、ベへニル(メタ)アクリレート、イソステアリル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、t-ブチルシクロヘキシル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、トリメチルシクロヘキシル(メタ)アクリレート、シクロデシル(メタ)アクリレート、シクロデシルメチル(メタ)アクリレート、トリシクロデシル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニルオキシエチル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニル(メタ)アクリレートなどの(シクロ)アルキル(メタ)アクリレート;フェニル(メタ)アクリレート、ナフチル(メタ)アクリレートなどのアリール(メタ)アクリレート;アリル(メタ)アクリレートなどのアルケニル(メタ)アクリレート;2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシプロピル(メタ)アクレート、(ポリ)エチレングリコールモノ(メタ)アクリレートなどの水酸基含有(メタ)アクリレート;(ポリ)エチレングリコールモノメチルエーテル(メタ)アクリレート、(ポリ)エチレングリコールモノエチルエーテル(メタ)アクリレート、(ポリ)エチレングリコールモノラウリルエーテル(メタ)アクリレート、(ポリ)プロピレングリコ-ルモノメチルエーテル(メタ)アクリレートなどのグリコールモノアルキルエーテル系(メタ)アクリレート;(メタ)アクリル酸、フタル酸モノ2-((メタ)アクリロイルオキシ)エチル、コハク酸モノ2-((メタ)アクリロイルオキシ)エチル、ヘキサヒドロフタル酸モノ2-((メタ)アクリロイルオキシ)エチル、トリメリット酸モノ2-((メタ)アクリロイルオキシ)エチルなどのカルボキシ基含有(メタ)アクリレート;(メタ)アクリロイロキシエチルリン酸エステル、(メタ)アクリロイロキシエチルスルホン酸などのカルボキシ基以外の酸基を含有する(メタ)アクリレート;ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、t-ブチルアミノエチル(メタ)アクリレートなどのアミノ基含有(メタ)アクリレート;クロロトリメチルアンモニウムエチル(メタ)アクリレートなどの第4級アンモニウム塩基を有する(メタ)アクリレート;(メタ)アクリロイロキシエチルイソシアネートや2-(2-イソシアナトエトキシ)エチル(メタ)アクリレートのイソシアネート基をε-カプロラクトン、メチルエチルケトンオキシム(MEKオキシム)、及びピラゾールなどでブロックしたイソシアネート基含有(メタ)アクリレート;テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレートなどの環状(メタ)アクリレート;オクタフルオロオクチル(メタ)アクリレート、テトラフルオロエチル(メタ)アクリレートなどのハロゲン含有(メタ)アクリレート;2-(4-ベンゾキシ-3-ヒドロキシフェノキシ)エチル(メタ)アクリレート、2-(2’-ヒドロキシ-5-(メタ)アクリロイロキシエチルフェニル)-2H-ベンゾトリアゾールなどの紫外線を吸収する(メタ)アクリレート;トリメトキシシリル基やジメチルシリコーン鎖を有するケイ素含有(メタ)アクリレートなどが挙げることができる。また、これらのモノマーを重合して得られるオリゴマーの片末端に(メタ)アクリル基を導入して得られるマクロモノマーなどを用いることもできる。 In general formula (13) above, Polymer A preferably has a structural unit derived from a (meth)acrylic acid-based monomer. (Meth) acrylic acid-based monomers include methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, propyl (meth) acrylate, isopropyl (meth) acrylate, n-butyl (meth) acrylate, 2-methylpropyl (meth) acrylate. , t-butyl (meth)acrylate, pentyl (meth)acrylate, hexyl (meth)acrylate, octyl (meth)acrylate, 2-ethylhexyl (meth)acrylate, nonyl (meth)acrylate, decyl (meth)acrylate, isodecyl (meth)acrylate ) acrylate, lauryl (meth)acrylate, tetradecyl (meth)acrylate, octadecyl (meth)acrylate, behenyl (meth)acrylate, isostearyl (meth)acrylate, cyclohexyl (meth)acrylate, t-butylcyclohexyl (meth)acrylate , isobornyl (meth)acrylate, trimethylcyclohexyl (meth)acrylate, cyclodecyl (meth)acrylate, cyclodecylmethyl (meth)acrylate, tricyclodecyl (meth)acrylate, benzyl (meth)acrylate, dicyclopentenyloxyethyl (meth) (cyclo)alkyl (meth)acrylates such as acrylate and dicyclopentanyl (meth)acrylate; aryl (meth)acrylates such as phenyl (meth)acrylate and naphthyl (meth)acrylate; alkenyl (meth)acrylates such as allyl (meth)acrylate; ) acrylates; hydroxyl group-containing (meth)acrylates such as 2-hydroxyethyl (meth)acrylate, 2-hydroxypropyl (meth)acrylate, (poly)ethylene glycol mono(meth)acrylate; (poly)ethylene glycol monomethyl ether (meth) Glycol monoalkyl ethers such as acrylates, (poly)ethylene glycol monoethyl ether (meth)acrylate, (poly)ethylene glycol monolauryl ether (meth)acrylate, (poly)propylene glycol monomethyl ether (meth)acrylate, etc. ) acrylate; (meth)acrylic acid, mono-2-((meth)acryloyloxy)ethyl phthalate, mono-2-((meth)acryloyloxy)ethyl succinate, mono-2-((meth)acryloyloxy) hexahydrophthalate ) Ethyl, carboxyl group-containing (meth)acrylates such as mono-2-((meth)acryloyloxy)ethyl trimellitate; (meth)acrylates containing acid groups other than groups; amino group-containing (meth)acrylates such as dimethylaminoethyl (meth)acrylate, diethylaminoethyl (meth)acrylate and t-butylaminoethyl (meth)acrylate; chlorotrimethylammonium (meth)acrylates having a quaternary ammonium base such as ethyl (meth)acrylate; the isocyanate groups of (meth)acryloyloxyethyl isocyanate and 2-(2-isocyanatoethoxy)ethyl (meth)acrylate to ε-caprolactone, Methyl ethyl ketone oxime (MEK oxime), and isocyanate group-containing (meth) acrylates blocked with pyrazole, etc.; cyclic (meth) acrylates such as tetrahydrofurfuryl (meth) acrylate; octafluorooctyl (meth) acrylate, tetrafluoroethyl (meth) Halogen-containing (meth)acrylates such as acrylate; 2-(4-benzoxy-3-hydroxyphenoxy)ethyl (meth)acrylate, 2-(2'-hydroxy-5-(meth)acryloyloxyethylphenyl)-2H- UV-absorbing (meth)acrylates such as benzotriazole; silicon-containing (meth)acrylates having a trimethoxysilyl group or a dimethylsilicone chain; A macromonomer obtained by introducing a (meth)acrylic group to one end of an oligomer obtained by polymerizing these monomers can also be used.

Polymer Aは、ホモポリマーであってもよく、ランダム構造を有するコポリマーや、ブロック構造を有するコポリマーであってもよい。 Polymer A may be a homopolymer, a copolymer having a random structure, or a copolymer having a block structure.

上記一般式(13)で表される化合物は、たとえば、下記一般式(14)で表されるモノマーの重合体(開始基含有ポリマー)である、下記一般式(15)で表される化合物からTで表される基が脱離することで生じる炭素ラジカルを活性点とし、そこから高分子鎖をグラフト成長させることで、Polymer Aを生成させることによって得ることができる。ここで、重合開始基(T)を含有する、下記一般式(15)で表される化合物(Polymer Aを導入する前の重合体)を「開始基含有ポリマー」といい、その重合開始基の反応により生じたラジカルを「活性点」ということがある。

Figure 0007333239000008
上記一般式(14)、(15)において、R15、R16、R17、R18、R19、Q、Q、hは、上記一般式(13)と同様である。 The compound represented by the general formula (13) is, for example, a polymer (initiating group-containing polymer) of a monomer represented by the following general formula (14), from a compound represented by the following general formula (15) Polymer A can be obtained by using a carbon radical generated by elimination of the group represented by T 1 as an active site and grafting a polymer chain therefrom to generate Polymer A. Here, a compound represented by the following general formula (15) containing a polymerization initiating group (T 1 ) (a polymer before introducing Polymer A) is referred to as an "initiating group-containing polymer", and the polymerization initiating group Radicals generated by the reaction of are sometimes referred to as "active sites".
Figure 0007333239000008
In general formulas (14) and (15) above, R 15 , R 16 , R 17 , R 18 , R 19 , Q 1 , Q 2 and h are the same as in general formula (13) above.

上記一般式(14)で表されるモノマーは、たとえば、水酸基を有する(メタ)アクリレート(以下、「モノマー(a)という」と、酸成分(以下、「酸成分(b)という」との反応により合成することができる。

Figure 0007333239000009
The monomer represented by the general formula (14) is, for example, a reaction of a (meth)acrylate having a hydroxyl group (hereinafter referred to as "monomer (a)" and an acid component (hereinafter referred to as "acid component (b)"). can be synthesized by
Figure 0007333239000009

モノマー(a)のうち、上記一般式(14)中のQが-O-であるものを生成する化合物としては、たとえば、(メタ)アクリル酸2-ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸2-ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸3-ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸2,3-ジヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸2-ヒドロキシ-3-クロロプロピル、(メタ)アクリル酸4-ヒドロキシブチル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシシクロヘキシル、(メタ)アクリル酸ポリエチレングリコールモノエステル、(メタ)アクリル酸プロピレングリコールモノエステル、(メタ)アクリル酸エチレンプロピレングリコールエステルなどが挙げられる。
モノマー(a)のうち、上記一般式(14)中のQが-NH-であるものを生成する化合物としては、たとえば、ヒドロキシエチル(メタ)アクリルアミド;(メタ)アクリル酸や(メタ)アクリル酸クロライドなどの酸ハロゲン化物と、アミノ基を有し、水酸基を1以上有する化合物とを反応させて得られるモノマーなどが挙げられる。
酸成分(b)としては、たとえば、2-クロロプロピオン酸、2-ブロモプロピオン酸、2-クロロ-2-メチル-プロピオン酸、2-ブロモ-2-メチル-プロピオン酸などが挙げられる。また、これらの酸ハロゲン化物、酸無水物などを酸成分(b)として用いることもできる。
Among the monomers (a), examples of compounds that produce monomers in which Q 1 in the general formula (14) is —O— include 2-hydroxyethyl (meth)acrylate and 2-(meth)acrylate. Hydroxypropyl, 3-hydroxypropyl (meth)acrylate, 2,3-dihydroxypropyl (meth)acrylate, 2-hydroxy-3-chloropropyl (meth)acrylate, 4-hydroxybutyl (meth)acrylate, ( hydroxycyclohexyl meth)acrylate, polyethylene glycol (meth)acrylate monoester, propylene glycol (meth)acrylate monoester, ethylene propylene glycol (meth)acrylate and the like.
Among the monomers (a), examples of compounds that generate monomers (a) in which Q 1 in the general formula (14) is —NH— include hydroxyethyl (meth)acrylamide; (meth)acrylic acid and (meth)acryl A monomer obtained by reacting an acid halide such as an acid chloride with a compound having an amino group and one or more hydroxyl groups, and the like.
Examples of acid component (b) include 2-chloropropionic acid, 2-bromopropionic acid, 2-chloro-2-methyl-propionic acid, 2-bromo-2-methyl-propionic acid and the like. Moreover, these acid halides, acid anhydrides, etc. can also be used as an acid component (b).

なお、上記一般式(15)で表される化合物は、上記のモノマー(a)の重合体と、上記の酸成分(b)とを反応させることにより得ることもできる。 The compound represented by the general formula (15) can also be obtained by reacting the polymer of the monomer (a) with the acid component (b).

また、分岐高分子30としては、上記一般式(13)で表される化合物に代えて、上記のモノマー(a)と、これと共重合可能なモノマーとの重合体に、上記の酸成分(b)を反応させ、次いで、これにPolymer Aを反応させたものを用いることもできる。 As the branched polymer 30, instead of the compound represented by the general formula (13), the above acid component ( It is also possible to use a product obtained by reacting b) and then reacting this with Polymer A.

また、第3実施形態においては、分岐高分子30として、複数の分岐高分子30が架橋構造を形成しているものを用いてもよいし、あるいは、複数の分岐高分子30が、イオン結合、水素結合、疎水性相互作用等により、互いに結合されたものを用いてもよい。あるいは、基材またはフィラーを使用し、これら基材またはフィラーの表面に、重合開始基を導入して、基材上、あるいはフィラーを含有する状態にて、重合反応を行うことで、分岐高分子30を、基材上、あるいはフィラーと複合化させてもよい。 Further, in the third embodiment, as the branched polymer 30, a plurality of branched polymers 30 forming a crosslinked structure may be used, or the plurality of branched polymers 30 may be composed of ionic bonds, Those bonded to each other by hydrogen bonding, hydrophobic interaction, or the like may be used. Alternatively, a base material or filler is used, a polymerization initiating group is introduced to the surface of the base material or filler, and a polymerization reaction is performed on the base material or in a state containing the filler to obtain a branched polymer. 30 may be on a substrate or composited with a filler.

そして、第3実施形態に係る複合材料は、このような分岐高分子30に、上述した塩-水素結合ドナー混合物を膨潤させることで得ることができる。分岐高分子30に、塩-水素結合ドナー混合物を膨潤させる方法としては、特に限定されないが、たとえば、分岐高分子30に、塩-水素結合ドナー混合物を滴下あるいは塗布して、その後、静置する方法や、分岐高分子30を塩-水素結合ドナー混合物中に浸漬させる方法などが挙げられる。 A composite material according to the third embodiment can be obtained by swelling such a branched polymer 30 with the salt-hydrogen bond donor mixture described above. The method for swelling the branched polymer 30 with the salt-hydrogen bond donor mixture is not particularly limited. and immersing the branched polymer 30 in a salt-hydrogen bond donor mixture.

第3実施形態においても、上述した第1実施形態と同様に、分岐高分子30に膨潤させるための膨潤剤として、塩-水素結合ドナー混合物を用いるものであるため、優れた低摩擦摺動性を実現できるものである。 Also in the third embodiment, as in the first embodiment described above, a salt-hydrogen bond donor mixture is used as a swelling agent for swelling the branched polymer 30, so excellent low friction sliding property can be realized.

以下に、実施例を挙げて、本発明についてより具体的に説明するが、本発明は、これら実施例に限定されない。 EXAMPLES The present invention will be described in more detail below with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples.

<実施例1>
(塩-水素結合ドナー混合物(A-1)の調製)
コリンクロライド(東京化成工業(株)製、融点:302~305℃)6.981g(1モル)と、尿素(キシダ化学(株)製、融点:133~135℃)6.006g(2モル)とを、メタノール10gに溶解させ、温度70℃にて混合することにより、混合液を得た。次いで、得られた混合液について、真空ポンプで減圧し、メタノールを除去することで、コリンクロライドと尿素とを含有する塩-水素結合ドナー混合物(A-1)を得た。得られた塩-水素結合ドナー混合物(A-1)は、常温(25℃)時、無色透明液体で融点は12℃であった。
<Example 1>
(Preparation of salt-hydrogen bond donor mixture (A-1))
6.981 g (1 mol) of choline chloride (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd., melting point: 302 to 305° C.) and 6.006 g (2 mol) of urea (manufactured by Kishida Chemical Co., Ltd., melting point: 133 to 135° C.) were dissolved in 10 g of methanol and mixed at a temperature of 70° C. to obtain a mixed liquid. Next, the resulting mixture was depressurized with a vacuum pump to remove methanol, thereby obtaining a salt-hydrogen bond donor mixture (A-1) containing choline chloride and urea. The resulting salt-hydrogen bond donor mixture (A-1) was a colorless and transparent liquid at room temperature (25°C), with a melting point of 12°C.

(表面開始リビングラジカル重合による、シリコン基板の表面への高分子鎖の形成)
固定化開始剤としての3-((3-(トリエトキシシリル)プロピル)チオ)プロピル-2-ブロモ-2-メチルプロパネート(BPTPE)、およびエタノールを混合し、次いで、これに、アンモニア水を含むエタノールを混合することにより、固定化開始剤含有溶液を調製した。次いで、上記にて調製した固定化開始剤含有溶液に、シリコン基板を、18時間浸漬させることにより、表面に重合開始基を導入したシリコン基板を調製した。
(Formation of polymer chains on the surface of a silicon substrate by surface-initiated living radical polymerization)
3-((3-(Triethoxysilyl)propyl)thio)propyl-2-bromo-2-methylpropanoate (BPTPE) as an immobilized initiator and ethanol were mixed, and then aqueous ammonia was added thereto. An immobilized initiator-containing solution was prepared by mixing ethanol containing Then, the silicon substrate was immersed in the immobilized initiator-containing solution prepared above for 18 hours to prepare a silicon substrate having a polymerization initiation group introduced on its surface.

また、上記とは別に、イオン性の解離基を有するモノマー(イオン液体モノマー)として、N,N-ジエチル-N-(2-メタクリロイルエチル)-N-メチルアンモニウム・ビス(トリフルオロメチルスルフォニル)イミド(DEMM-TFSI)、ラジカル開始剤として、エチル-2-ブロモ-2-メチルプロピオネート(EBIB)、配位子として、2,2-ビピリジル0.020g、銅触媒として、CuCl を、アセトニトリルと混合することで、モノマー溶液を得た。 In addition to the above, as a monomer having an ionic dissociation group (ionic liquid monomer), N,N-diethyl-N-(2-methacryloylethyl)-N-methylammonium bis(trifluoromethylsulfonyl)imide (DEMM-TFSI), ethyl-2-bromo-2-methylpropionate (EBIB) as radical initiator, 2,2-bipyridyl 0.020 g as ligand, CuCl as copper catalyst, with acetonitrile. A monomer solution was obtained by mixing.

得られたモノマー溶液を、上記にて得られた重合開始基を導入したシリコン基板の表面に塗布し、インキュベータにて、アルゴン雰囲気下、70℃、32時間の条件で加熱を行った。得られた基板に対し、アセトニトリル内で超音波洗浄を10分間行い、これを3回行うことで重合液の洗浄を行い、得られた基板を窒素ガスで乾燥させて、基材表面に高分子鎖を形成させたシリコン基板を得た。また、この際に合成系内において共同的に得られた遊離ポリマーの数平均分子量(Mn)、重量平均分子量(Mw)および分子量分布(Mw/Mn)を測定したところ、Mn=1,431,500、Mw=1,702,600、Mw/Mn=1.189、厚み400nmであった。 The resulting monomer solution was applied to the surface of the silicon substrate into which the polymerization initiation group had been introduced, and heated in an incubator under an argon atmosphere at 70° C. for 32 hours. The resulting substrate was subjected to ultrasonic cleaning in acetonitrile for 10 minutes, and this was repeated three times to clean the polymerization solution. A silicon substrate with chains was obtained. In addition, when the number average molecular weight (Mn), weight average molecular weight (Mw) and molecular weight distribution (Mw/Mn) of the free polymer jointly obtained in the synthesis system were measured at this time, Mn = 1,431, 500, Mw=1,702,600, Mw/Mn=1.189, and thickness 400 nm.

(ポリマーブラシ層の形成)
そして、上記により得られた高分子鎖が導入されたシリコン基板の、高分子鎖が導入されている面に、上記にて得られた塩-水素結合ドナー混合物(A-1)を塗布し、24時間浸漬させることで、高分子鎖を膨潤させて、ポリマーブラシ層が形成されたシリコン基板(塩-水素結合ドナー混合物で膨潤させた濃厚ポリマーブラシ)を得た。形成されたポリマーブラシ層の厚みは1~1.2μmであった。
(Formation of polymer brush layer)
Then, the salt-hydrogen bond donor mixture (A-1) obtained above is applied to the surface of the silicon substrate to which the polymer chains obtained above are introduced, onto which the polymer chains are introduced, Soaking for 24 hours swelled the polymer chains to yield a silicon substrate with a polymer brush layer (dense polymer brush swollen with salt-hydrogen bond donor mixture). The thickness of the formed polymer brush layer was 1-1.2 μm.

(摩擦試験)
上記にて得られた塩-水素結合ドナー混合物で膨潤させた濃厚ポリマーブラシのシリコン基板をディスク側、ガラス球(直径10mm)をボール側に使用したボールオンディスクで摩擦試験を行った。具体的には、摩擦摩耗試験機「TRIBOGEAR、TYPE38」(新東科学(株)製)にセットして、摩擦力測定を行った。測定条件は、すべり速度は0.5、1、5、10、30、50mm/sの6点、すべり距離10mm、荷重1N一定、試験温度25℃、試験湿度30%、往復直動試験とした。結果を図3に示す。なお、図3においては、得られた結果を、横軸を「すべり速度/荷重(単位は、「m/N・sec」)とし、縦軸を「摩擦係数」として示した。
(friction test)
Ball-on-disk friction tests were performed using a silicon substrate of dense polymer brushes swollen with the salt-hydrogen bond donor mixture obtained above on the disk side and glass spheres (10 mm diameter) on the ball side. Specifically, it was set in a friction wear tester "TRIBOGEAR, TYPE38" (manufactured by Shinto Kagaku Co., Ltd.) to measure the frictional force. The measurement conditions were as follows: sliding velocity at 6 points of 0.5, 1, 5, 10, 30, and 50 mm/s, sliding distance of 10 mm, constant load of 1 N, test temperature of 25°C, test humidity of 30%, and reciprocating linear motion test. . The results are shown in FIG. In FIG. 3, the obtained results are shown with the horizontal axis as "sliding speed/load (unit: "m/N·sec")" and the vertical axis as "friction coefficient".

<実施例2>
(塩-水素結合ドナー混合物(A-2)の調製)
コリンクロライド(東京化成工業(株)製、融点:302~305℃)4.6540g(1モル)と、エチレングリコール(東京化成工業(株)製、融点:-12.9℃)6.2070g(2モル)とを、温度70℃にて混合することにより、コリンクロライドとエチレングリコールとを含有する塩-水素結合ドナー混合物(A-2)を得た。得られた塩-水素結合ドナー混合物(A-2)は、常温(25℃)時、無色透明液体で融点は-66℃であった。
<Example 2>
(Preparation of salt-hydrogen bond donor mixture (A-2))
Choline chloride (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd., melting point: 302 to 305 ° C.) 4.6540 g (1 mol) and ethylene glycol (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd., melting point: -12.9 ° C.) 6.2070 g ( 2 mol) at a temperature of 70° C. to obtain a salt-hydrogen bond donor mixture (A-2) containing choline chloride and ethylene glycol. The resulting salt-hydrogen bond donor mixture (A-2) was a colorless transparent liquid at room temperature (25°C), and had a melting point of -66°C.

(ポリマーブラシ層の形成、摩擦試験)
次いで、実施例1と同様にして得られた高分子鎖が導入されたシリコン基板の、高分子鎖が導入されている面に、上記にて得られた塩-水素結合ドナー混合物(A-2)を塗布し、24時間浸漬させることで、高分子鎖に膨潤させて、ポリマーブラシ層が形成されたシリコン基板(塩-水素結合ドナー混合物で膨潤させた濃厚ポリマーブラシ)を得た。形成されたポリマーブラシ層の厚みは1~1.2μmであった。
そして、上記にて得られた塩-水素結合ドナー混合物で膨潤させた濃厚ポリマーブラシについて、実施例1と同様にして、摩擦試験を行った。結果を図3に示す。
(Formation of polymer brush layer, friction test)
Next, the salt-hydrogen bond donor mixture obtained above (A-2 ) was applied and soaked for 24 hours to swell the polymer chains to obtain a silicon substrate on which a polymer brush layer was formed (dense polymer brush swollen with salt-hydrogen bond donor mixture). The thickness of the formed polymer brush layer was 1-1.2 μm.
Then, a friction test was performed in the same manner as in Example 1 on the dense polymer brush swollen with the salt-hydrogen bond donor mixture obtained above. The results are shown in FIG.

<実施例3>
(塩-水素結合ドナー混合物(A-3)の調製)
コリンクロライド(東京化成工業(株)製、融点:302~305℃)4.6540g(1モル)と、グリセリン(関東化学(株)製、融点:17.8℃)9.2090g(2モル)とを、温度70℃にて混合することにより、コリンクロライドとグリセリンとを含有する塩-水素結合ドナー混合物(A-3)を得た。得られた塩-水素結合ドナー混合物(A-3)は、常温(25℃)時、無色透明液体で融点-40℃であった。
<Example 3>
(Preparation of salt-hydrogen bond donor mixture (A-3))
4.6540 g (1 mol) of choline chloride (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd., melting point: 302 to 305° C.) and 9.2090 g (2 mol) of glycerin (manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd., melting point: 17.8° C.) were mixed at a temperature of 70° C. to obtain a salt-hydrogen bond donor mixture (A-3) containing choline chloride and glycerin. The resulting salt-hydrogen bond donor mixture (A-3) was a colorless transparent liquid with a melting point of -40°C at room temperature (25°C).

(ポリマーブラシ層の形成、摩擦試験)
次いで、実施例1と同様にして得られた高分子鎖が導入されたシリコン基板の、高分子鎖が導入されている面に、上記にて得られた塩-水素結合ドナー混合物(A-3)を塗布し、24時間浸漬させることで、高分子鎖を膨潤させて、ポリマーブラシ層が形成されたシリコン基板(塩-水素結合ドナー混合物で膨潤させた濃厚ポリマーブラシ)を得た。形成されたポリマーブラシ層の厚みは1~1.2μmであった。
そして、上記にて得られた塩-水素結合ドナー混合物で膨潤させた濃厚ポリマーブラシについて、実施例1と同様にして、摩擦試験を行った。結果を図3に示す。
(Formation of polymer brush layer, friction test)
Next, the salt-hydrogen bond donor mixture obtained above (A-3 ) and soaked for 24 hours to swell the polymer chains to obtain a silicon substrate with a polymer brush layer (dense polymer brush swollen with salt-hydrogen bond donor mixture). The thickness of the formed polymer brush layer was 1-1.2 μm.
Then, a friction test was performed in the same manner as in Example 1 on the dense polymer brush swollen with the salt-hydrogen bond donor mixture obtained above. The results are shown in FIG.

<実施例4>
(塩-水素結合ドナー混合物(A-4)の調製)
塩化亜鉛(富士フィルム和光純薬(株)製、融点:275℃)4.5427g (1モル)と、尿素(キシダ化学(株))製、融点:133~135℃)7.0070g(3.5モル)とを、メタノール10gに溶解させ、温度70℃にて混合することにより、混合液を得た。次いで、得られた混合液について、(真空ポンプで減圧し、メタノールを除去することで、塩化亜鉛と尿素とを含有する塩-水素結合ドナー混合物(A-4)を得た。得られた塩-水素結合ドナー混合物(A-4)は、常温(25℃)で無色透明液体であった。上記にて得られた塩-水素結合ドナー混合物は粘度が高くそのままでは、有意義な摩擦測定ができなかったため、粘度調整成分として、水もしくはMeOH(メタノール)を20wt%加えて粘度を下げた溶液(A-4-水)及び(A-4-MeOH)を作製した。
<Example 4>
(Preparation of salt-hydrogen bond donor mixture (A-4))
4.5427 g (1 mol) of zinc chloride (manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd., melting point: 275° C.) and 7.0070 g (3. 5 mol) were dissolved in 10 g of methanol and mixed at a temperature of 70° C. to obtain a mixed liquid. Next, the resulting mixture was decompressed with a vacuum pump to remove methanol, thereby obtaining a salt-hydrogen bond donor mixture (A-4) containing zinc chloride and urea. The obtained salt - The hydrogen bond donor mixture (A-4) was a colorless and transparent liquid at room temperature (25° C.) The salt-hydrogen bond donor mixture obtained above had a high viscosity, and as such, meaningful friction measurements could not be performed. Therefore, solutions (A-4-water) and (A-4-MeOH) were prepared by adding 20 wt% of water or MeOH (methanol) as a viscosity adjusting component to lower the viscosity.

(ポリマーブラシ層の形成、摩擦試験)
次いで、実施例1と同様にして得られた高分子鎖が導入されたシリコン基板の、高分子鎖が導入されている面に、上記にて得られた塩-水素結合ドナー混合物+粘度調整成分の混合物(A-4-水)もしくは(A-4-MeOH)を塗布し、24時間浸漬させることで、高分子鎖を膨潤させて、ポリマーブラシ層が形成されたシリコン基板(塩-水素結合ドナー混合物で膨潤させた濃厚ポリマーブラシ)を得た。形成されたポリマーブラシ層の厚みは、いずれも1~1.2μmであった。そして、上記にて得られた塩-水素結合ドナー混合物で膨潤させた濃厚ポリマーブラシについて、実施例1と同様にして、摩擦試験を行った。結果を図4に示す。
(Formation of polymer brush layer, friction test)
Next, the salt-hydrogen bond donor mixture obtained above + the viscosity adjusting component was applied to the surface of the silicon substrate to which the polymer chains had been introduced, which was obtained in the same manner as in Example 1. A mixture of (A-4-water) or (A-4-MeOH) is applied and immersed for 24 hours to swell the polymer chains and form a silicon substrate with a polymer brush layer (salt-hydrogen bond A dense polymer brush swollen with the donor mixture) was obtained. The thickness of each polymer brush layer formed was 1 to 1.2 μm. Then, a friction test was performed in the same manner as in Example 1 on the dense polymer brush swollen with the salt-hydrogen bond donor mixture obtained above. The results are shown in FIG.

<実施例5>
(塩-水素結合ドナー混合物(A-5)の調製)
テトラブチルアンモニウムブロミド(東京化成工業(株)製、融点:103℃)6.4476g(3モル)と、イミダゾール(東京化成工業(株)製、融点89~91℃)3.1771g(7モル)とを秤量し、これらを乳鉢にて塊を潰しながら混合した。次いで、得られた混合物を、ガラス容器に移して70℃のオイルバス内で攪拌することで、テトラブチルアンモニウムブロミドとイミダゾールとを含有する塩-水素結合ドナー混合物(A-5)を得た。得られた塩-水素結合ドナー混合物(A-5)は、常温(25℃)で無色透明液体であった。
<Example 5>
(Preparation of salt-hydrogen bond donor mixture (A-5))
Tetrabutylammonium bromide (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd., melting point: 103 ° C.) 6.4476 g (3 mol) and imidazole (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd., melting point: 89 to 91 ° C.) 3.1771 g (7 mol) were weighed and mixed in a mortar while crushing lumps. Next, the resulting mixture was transferred to a glass container and stirred in an oil bath at 70° C. to obtain a salt-hydrogen bond donor mixture (A-5) containing tetrabutylammonium bromide and imidazole. The resulting salt-hydrogen bond donor mixture (A-5) was a colorless transparent liquid at room temperature (25°C).

(表面開始リビングラジカル重合による、シリコン基板の表面への高分子鎖の形成)
テフロン(登録商標)製耐圧容器に、メチルメタクリレート(以下、MMA)、エチル 2-ブロモ-2-メチルプロピオネート(以下、EBIB)、臭化銅(I)(以下、Cu(I)Br) 、臭化銅(II)(以下、Cu(II)Br)、および4,4’-ジノニル-2,2’-ビピリジル(以下、dNbipy)を混合して、(2-ブロモイソブチロキシ)ヘキシルトリエトキシシラン(以下、BHE)が表面に固定化されたシリコン基板、あるいはガラスディスク存在下、高圧反応装置(HPS-700、シンコーポレーション)を用いて60℃、500MPaで表面開始リビングラジカル重合(SI-ATRP)を行った。
(Formation of polymer chains on the surface of a silicon substrate by surface-initiated living radical polymerization)
Methyl methacrylate (hereinafter, MMA), ethyl 2-bromo-2-methylpropionate (hereinafter, EBIB), copper (I) bromide (hereinafter, Cu (I) Br) is placed in a Teflon (registered trademark) pressure-resistant container. , copper(II) bromide (hereinafter Cu(II)Br 2 ), and 4,4′-dinonyl-2,2′-bipyridyl (hereinafter dNbipy) to give (2-bromoisobutyroxy) In the presence of a silicon substrate or a glass disk on which hexyltriethoxysilane (hereinafter referred to as BHE) is immobilized on the surface, surface-initiated living radical polymerization ( SI-ATRP) was performed.

所定時間後に、上記反応溶液から基板を取り出し、テトラヒドロフラン(以下、THF)で超音波洗浄し、乾燥させて、基材表面に高分子グラフト鎖が導入されたシリコン基板を得た。この際に合成系内において共同的に得られた遊離ポリマーの数平均分子量(Mn)、重量平均分子量(Mw)および分子量分布(Mw/Mn)を測定したところ、Mn=2,010,000、Mw=1,600,000、Mw/Mn=1.26、厚み1μmであった。 After a predetermined time, the substrate was taken out from the reaction solution, ultrasonically cleaned with tetrahydrofuran (hereinafter referred to as THF), and dried to obtain a silicon substrate having polymer graft chains introduced on the surface of the substrate. When the number average molecular weight (Mn), weight average molecular weight (Mw) and molecular weight distribution (Mw/Mn) of the free polymer jointly obtained in the synthesis system were measured at this time, Mn = 2,010,000, Mw=1,600,000, Mw/Mn=1.26, thickness 1 μm.

(ポリマーブラシ層の形成、摩擦試験)
そして、上記により得られた高分子鎖が導入されたシリコン基板の、高分子鎖が導入されている面に、上記にて得られた塩-水素結合ドナー混合物(A-5)を塗布し、24時間浸漬させることで、高分子鎖を膨潤させて、ポリマーブラシ層が形成されたシリコン基板(塩-水素結合ドナー混合物で膨潤させた濃厚ポリマーブラシ)を得た。形成されたポリマーブラシ層の厚みは3μm±1μmであった。
そして、上記にて得られた塩-水素結合ドナー混合物で膨潤させた濃厚ポリマーブラシについて、実施例1と同様にして、摩擦試験を行った。結果を図3に示す。
(Formation of polymer brush layer, friction test)
Then, the salt-hydrogen bond donor mixture (A-5) obtained above is applied to the surface of the silicon substrate to which the polymer chains obtained above are introduced, onto which the polymer chains are introduced, Soaking for 24 hours swelled the polymer chains to yield a silicon substrate with a polymer brush layer (dense polymer brush swollen with salt-hydrogen bond donor mixture). The thickness of the formed polymer brush layer was 3 μm±1 μm.
Then, a friction test was performed in the same manner as in Example 1 on the dense polymer brush swollen with the salt-hydrogen bond donor mixture obtained above. The results are shown in FIG.

<実施例6>
(塩-水素結合ドナー混合物(A-6)の調製)
テトラブチルホスホニウムブロミド(東京化成工業(株)製、融点:100~103℃)6.7868g(3モル)と、イミダゾール(東京化成工業(株)製、融点89~91℃)3.1771g(7モル)とを秤量し、これらを乳鉢にて塊を潰しながら混合した。次いで、得られた混合物を、ガラス容器に移して70℃のオイルバス内で攪拌することで、テトラブチルホスホニウムブロミドとイミダゾールとを含有する塩-水素結合ドナー混合物(A-6)を得た。得られた塩-水素結合ドナー混合物(A-6)は、常温(25℃)で無色透明液体であった。
<Example 6>
(Preparation of salt-hydrogen bond donor mixture (A-6))
Tetrabutylphosphonium bromide (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd., melting point: 100 to 103 ° C.) 6.7868 g (3 mol) and imidazole (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd., melting point: 89 to 91 ° C.) 3.1771 g (7 mol) were weighed and mixed in a mortar while crushing lumps. Next, the resulting mixture was transferred to a glass container and stirred in an oil bath at 70° C. to obtain a salt-hydrogen bond donor mixture (A-6) containing tetrabutylphosphonium bromide and imidazole. The resulting salt-hydrogen bond donor mixture (A-6) was a colorless transparent liquid at room temperature (25°C).

(ポリマーブラシ層の形成、摩擦試験)
次いで、実施例5と同様にして得られた高分子鎖が導入されたシリコン基板の、高分子鎖が導入されている面に、上記にて得られた塩-水素結合ドナー混合物(A-6)を塗布し、24時間浸漬させることで、高分子鎖を膨潤させて、ポリマーブラシ層が形成されたシリコン基板(塩-水素結合ドナー混合物で膨潤させた濃厚ポリマーブラシ)を得た。形成されたポリマーブラシ層の厚みは3μm±1μmであった。
そして、上記にて得られた塩-水素結合ドナー混合物で膨潤させた濃厚ポリマーブラシについて、実施例1と同様にして、摩擦試験を行った。結果を図3に示す。
(Formation of polymer brush layer, friction test)
Next, the salt-hydrogen bond donor mixture obtained above (A-6 ) and soaked for 24 hours to swell the polymer chains to obtain a silicon substrate with a polymer brush layer (dense polymer brush swollen with salt-hydrogen bond donor mixture). The thickness of the formed polymer brush layer was 3 μm±1 μm.
Then, a friction test was performed in the same manner as in Example 1 on the dense polymer brush swollen with the salt-hydrogen bond donor mixture obtained above. The results are shown in FIG.

<比較例1>
(ポリマーブラシ層の形成、摩擦試験)
実施例1と同様にして得られた高分子鎖が導入されたシリコン基板の、高分子鎖が導入されている面に、潤滑油としてのポリオールエステル(POE)(JXホールディングス株式会社(JXHD)製)を塗布し、24時間浸漬させた。
そして、上記にて得られた潤滑油を浸漬した濃厚ポリマーブラシについて、実施例1と同様にして、摩擦試験を行った。結果を図3に示す。
<Comparative Example 1>
(Formation of polymer brush layer, friction test)
Polyol ester (POE) (manufactured by JX Holdings Co., Ltd. (JXHD)) as a lubricating oil was applied to the surface of the polymer chain-introduced silicon substrate obtained in the same manner as in Example 1. ) was applied and soaked for 24 hours.
Then, a friction test was performed in the same manner as in Example 1 for the thick polymer brush immersed in the lubricating oil obtained above. The results are shown in FIG.

<比較例2>
実施例1と同様にして得られた高分子鎖が導入されたシリコン基板を使用し、塩-水素結合ドナー混合物(A-1)に代えて、N,N-ジエチル-N-メチル-N-(2-メトキシエチル)アンモニウム・ビス(トリフルオロメチルスルフォニル)イミド(DEME-TFSI 関東化学(株)製)を使用した以外は、実施例1と同様にして、ポリマーブラシ層を形成し、摩擦試験を行った。結果を図3に示す。
<Comparative Example 2>
Using a silicon substrate into which polymer chains obtained in the same manner as in Example 1 were introduced, instead of the salt-hydrogen bond donor mixture (A-1), N,N-diethyl-N-methyl-N- A polymer brush layer was formed in the same manner as in Example 1 except that (2-methoxyethyl)ammonium bis(trifluoromethylsulfonyl)imide (DEME-TFSI, manufactured by Kanto Kagaku Co., Ltd.) was used, and a friction test was performed. did The results are shown in FIG.

<評価>
図3に示すように、基体に固定された複数の高分子鎖を、融点が100℃以下で維持されている、塩と水素結合供与性化合物とを含む混合物で膨潤させてなる複合材料としての、濃厚ポリマーブラシによれば、潤滑油を浸漬した濃厚ポリマーブラシと比較して、摩擦係数が大きく低減されている。また、イオン液体DEME-TFSIを浸漬した濃厚ポリマーブラシと比較しても低摩擦性に優れる結果となった。図3からも確認できるように、このような優れた低摩擦性は、「すべり速度/荷重」を変化させた場合でも十分に達成されており、この結果より、本発明によれば、広範な条件において、優れた低摩擦性を実現できるものであるといえる。
また、図4に示すように、融点が100℃以下で維持されている、塩と水素結合供与性化合物とを含む混合物を粘度調整のため、水もしくはイオン液体等を混合した場合でも、基体に固定された複数の高分子鎖を膨潤させてなる複合材料としての、濃厚ポリマーブラシによれば、低摩擦が実現できるものであると言える。
<Evaluation>
As shown in FIG. 3, a composite material in which a plurality of polymer chains fixed to a substrate is swollen with a mixture containing a salt and a hydrogen bond donating compound, the melting point of which is maintained at 100° C. or less , the thick polymer brush has a greatly reduced coefficient of friction compared to the thick polymer brush immersed in lubricating oil. In addition, even when compared with a dense polymer brush immersed in the ionic liquid DEME-TFSI, the result was excellent in low friction. As can be confirmed from FIG. 3, such excellent low friction property was sufficiently achieved even when the "sliding speed/load" was changed. It can be said that excellent low-friction properties can be realized under the conditions.
Further, as shown in FIG. 4, even when a mixture containing a salt and a hydrogen bond donating compound whose melting point is maintained at 100° C. or lower is mixed with water or an ionic liquid for viscosity adjustment, the base does not adhere to the substrate. It can be said that a dense polymer brush, which is a composite material formed by swelling a plurality of fixed polymer chains, can achieve low friction.

Claims (13)

基体に固定された複数の高分子鎖を、融点が100℃以下で維持されている、塩と水素結合供与性化合物とを含む混合物で膨潤させてなる複合材料であって、
前記塩が、常温(25℃)で固体である有機塩であり、
前記混合物が、前記混合物を構成する塩の融点、および、前記混合物を構成する水素結合供与性化合物の融点よりも低い融点を有するものである複合材料
A composite material obtained by swelling a plurality of polymer chains fixed to a substrate with a mixture containing a salt and a hydrogen bond donating compound, the melting point of which is maintained at 100° C. or lower,
The salt is an organic salt that is solid at normal temperature (25° C.),
The composite material, wherein the mixture has a melting point lower than the melting point of the salt constituting the mixture and the melting point of the hydrogen bond donating compound constituting the mixture.
前記混合物が、前記塩および前記水素結合供与性化合物に対し相溶性を示す第3成分をさらに含む請求項1に記載の複合材料。 2. The composite material of claim 1, wherein said mixture further comprises a third component compatible with said salt and said hydrogen bond donating compound. 前記混合物を構成する有機塩が、下記一般式(1)または下記一般式(2)で表される化合物である請求項1または2に記載の複合材料。 The composite material according to claim 1 or 2, wherein the organic salt constituting the mixture is a compound represented by the following general formula (1) or (2).
Figure 0007333239000010
Figure 0007333239000010
(上記一般式(1)、(2)中、R (In the above general formulas (1) and (2), R 1 ~R~R 8 は、それぞれ独立して、炭素数1~12のアルキル基、炭素数6~12のアリール基、-(CHare each independently an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, an aryl group having 6 to 12 carbon atoms, —(CH 2 ) m -OR-OR 9 (R(R 9 は、炭素数1~4のアルキル基であり、mは1~4である。)で表される基、-(CHis an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and m is 1 to 4. ), a group represented by -(CH 2 ) n -OH(nは、1~4の整数)で表される基、-(CHA group represented by —OH (n is an integer of 1 to 4), —(CH 2 ) p -OC(=O)R-OC(=O)R 1010 (R(R 1010 は、炭素数1~4のアルキル基であり、pは1~4である。)で表される基、または-(CHis an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and p is 1 to 4. ) or -(CH 2 ) q -Y-Y 1 (Y(Y 1 は、ハロゲン元素、qは1~4である。)で表される基を示し、Xis a halogen element, and q is 1-4. ) represents a group represented by X - は、一価のアニオンである。)is a monovalent anion. )
基体に固定された複数の高分子鎖を、融点が100℃以下で維持されている、塩と水素結合供与性化合物とを含む混合物で膨潤させてなる複合材料であって、 A composite material obtained by swelling a plurality of polymer chains fixed to a substrate with a mixture containing a salt and a hydrogen bond donating compound, the melting point of which is maintained at 100° C. or lower,
前記塩が、常温(25℃)で固体である無機塩であり、 The salt is an inorganic salt that is solid at room temperature (25° C.),
前記混合物が、前記混合物を構成する塩の融点、および、前記混合物を構成する水素結合供与性化合物の融点よりも低い融点を有し、 the mixture has a melting point that is lower than the melting point of the salt that constitutes the mixture and the melting point of the hydrogen bond donor compound that constitutes the mixture;
前記塩および前記水素結合供与性化合物に対し相溶性を示す第3成分をさらに含む複合材料。 A composite material further comprising a third component compatible with said salt and said hydrogen bond donating compound.
前記混合物が、塩と水素結合供与性化合物との混合により、共晶融点降下が起こることで、融点が100℃以下で維持されてなるものである請求項1~4のいずれかに記載の複合材料。 The composite according to any one of claims 1 to 4 , wherein the mixture has a melting point maintained at 100 ° C. or less due to eutectic melting point depression caused by mixing the salt and the hydrogen bond donor compound. material. 前記混合物が常温(25℃)で固体である水素結合供与性化合物を含む請求項1~のいずれかに記載の複合材料。 The composite material according to any one of claims 1 to 5 , wherein the mixture contains a hydrogen bond donating compound that is solid at room temperature (25°C). 前記混合物を構成する塩と水素結合供与性化合物との割合が、「塩:水素結合供与性化合物」のモル比で、1:0.5~1:12である請求項1~のいずれかに記載の複合材料。 Any one of claims 1 to 6 , wherein the ratio of the salt and the hydrogen bond donating compound constituting the mixture is 1:0.5 to 1:12 in terms of the molar ratio of "salt:hydrogen bond donating compound". A composite material as described in . 前記複数の高分子鎖が、基材上に共有結合で固定されたものである請求項1~7のいずれかに記載の複合材料。 8. The composite material according to any one of claims 1 to 7, wherein the plurality of polymer chains are covalently fixed on the substrate. 前記複数の高分子鎖の分子量分布(Mw/Mn)が1.5以下である請求項8に記載の複合材料。 9. The composite material according to claim 8, wherein the plurality of polymer chains have a molecular weight distribution (Mw/Mn) of 1.5 or less. 前記基材表面の面積に対する、前記複数の高分子鎖の専有面積率が10%以上である請求項8または9に記載の複合材料。 10. The composite material according to claim 8, wherein the exclusive area ratio of the plurality of polymer chains to the surface area of the substrate is 10% or more. 前記基材上に形成された、前記複数の高分子鎖と、前記混合物とを含む層の厚みが500nm以上である請求項8~10のいずれかに記載の複合材料。 11. The composite material according to any one of claims 8 to 10, wherein the layer containing the plurality of polymer chains and the mixture formed on the substrate has a thickness of 500 nm or more. 前記複数の高分子鎖が、主鎖となる高分子鎖から分岐した高分子グラフト鎖である請求項1~11のいずれかに記載の複合材料。 The composite material according to any one of claims 1 to 11, wherein the plurality of polymer chains are polymer graft chains branched from a main polymer chain. 前記複数の高分子鎖が、架橋構造を形成している請求項1~12のいずれかに記載の複合材料。 The composite material according to any one of claims 1 to 12, wherein the plurality of polymer chains form a crosslinked structure.
JP2019178545A 2019-09-30 2019-09-30 Composite material Active JP7333239B2 (en)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019178545A JP7333239B2 (en) 2019-09-30 2019-09-30 Composite material
US17/764,269 US11739284B2 (en) 2019-09-30 2020-09-23 Composite material
CN202080068063.4A CN114787248A (en) 2019-09-30 2020-09-23 Composite material
PCT/JP2020/035801 WO2021065621A1 (en) 2019-09-30 2020-09-23 Composite material
EP20870884.2A EP4039737A4 (en) 2019-09-30 2020-09-23 Composite material

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019178545A JP7333239B2 (en) 2019-09-30 2019-09-30 Composite material

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2021054927A JP2021054927A (en) 2021-04-08
JP7333239B2 true JP7333239B2 (en) 2023-08-24

Family

ID=75270350

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019178545A Active JP7333239B2 (en) 2019-09-30 2019-09-30 Composite material

Country Status (5)

Country Link
US (1) US11739284B2 (en)
EP (1) EP4039737A4 (en)
JP (1) JP7333239B2 (en)
CN (1) CN114787248A (en)
WO (1) WO2021065621A1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005179577A (en) 2003-12-22 2005-07-07 Nisshinbo Ind Inc Inorganic-organic composite functional composition
JP2007280912A (en) 2006-03-15 2007-10-25 Institute Of National Colleges Of Technology Japan Polymer electrolyte, and its manufacturing method
JP2016210956A (en) 2015-05-11 2016-12-15 国立研究開発法人物質・材料研究機構 Biocompatible material, and biocompatible coating agent
WO2017171071A1 (en) 2016-03-31 2017-10-05 国立大学法人京都大学 Lubricant and srt material
JP2019065284A (en) 2017-09-29 2019-04-25 独立行政法人国立高等専門学校機構 Srt material, composite and production method thereof

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5048183B2 (en) * 2001-01-22 2012-10-17 国立大学法人北海道大学 Low friction hydrogel having linear polymer and method for producing the same
US20080057310A1 (en) 2005-02-15 2008-03-06 Kohji Ohno High-Density Polymer Brush-Coated Hollow Microparticles, Processes For Producing The Same And Applications Of High-Density Polymer Brush-Coated Hollow Microparticles
JP2008531769A (en) * 2005-02-23 2008-08-14 ズィマー・テクノロジー・インコーポレーテッド Blend hydrogel and method for producing the same
JP5093656B2 (en) 2007-09-03 2012-12-12 国立大学法人京都大学 Polymer solid electrolyte using ionic liquid polymer composite fine particles
JP2010218984A (en) 2009-03-18 2010-09-30 Kyoto Univ Organic el element and its manufacturing method
JP5436988B2 (en) 2009-09-07 2014-03-05 国立大学法人九州大学 Sliding member
WO2011076217A1 (en) * 2009-12-21 2011-06-30 Coloplast A/S Wetting media with low molecolar polyol and buffer
JP5528957B2 (en) 2010-09-08 2014-06-25 トヨタ自動車株式会社 Sliding member
CN104603247A (en) * 2012-07-10 2015-05-06 斯沃奇集团研究和开发有限公司 Surface lubrication of an article
WO2014185426A1 (en) * 2013-05-13 2014-11-20 国立大学法人名古屋大学 Non-volatile photonic material, and production method thereof
WO2016073149A1 (en) * 2014-11-03 2016-05-12 Exxonmobil Research And Engineering Company Low transition temperature mixtures or deep eutectic solvents and processes for preparation thereof
DE102015008336A1 (en) * 2015-06-23 2016-12-29 Island Polymer Industries Gmbh Highly transparent coated cellulose triacetate film and dissolution medium
WO2018105482A1 (en) * 2016-12-05 2018-06-14 日清紡ホールディングス株式会社 Salt comprising silicon-containing phosphate anion, and lubricant
WO2018144301A1 (en) * 2017-02-06 2018-08-09 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Low transition temperature mixtures and lubricating oils containing the same
WO2018199181A1 (en) * 2017-04-25 2018-11-01 国立大学法人京都大学 Clearance narrowing material, clearance narrowing material composite, and article using same
EP3409691B1 (en) * 2017-05-31 2019-10-02 SAPPI Biochemtech B.V. Process for the production of a nanocellulose material
DE112018002879T5 (en) 2017-06-06 2020-02-27 Kyoto University METHOD FOR FORMING A POLYMER BRUSH LAYER
WO2018225093A1 (en) * 2017-06-07 2018-12-13 Glaxosmithkline Intellectual Property Development Limited Chemical compounds as atf4 pathway inhibitors
JP6543299B2 (en) * 2017-06-27 2019-07-10 株式会社三友機械製作所 Expand forming device for can body work
JP6977964B2 (en) 2017-10-02 2021-12-08 東芝キヤリア株式会社 Compressor and refrigeration cycle equipment

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005179577A (en) 2003-12-22 2005-07-07 Nisshinbo Ind Inc Inorganic-organic composite functional composition
JP2007280912A (en) 2006-03-15 2007-10-25 Institute Of National Colleges Of Technology Japan Polymer electrolyte, and its manufacturing method
JP2016210956A (en) 2015-05-11 2016-12-15 国立研究開発法人物質・材料研究機構 Biocompatible material, and biocompatible coating agent
WO2017171071A1 (en) 2016-03-31 2017-10-05 国立大学法人京都大学 Lubricant and srt material
CN109415643A (en) 2016-03-31 2019-03-01 国立大学法人京都大学 Lubriation material and SRT material
JP2019065284A (en) 2017-09-29 2019-04-25 独立行政法人国立高等専門学校機構 Srt material, composite and production method thereof

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
佐々木信也,ソフトマターの産業応用拡大へ トライボマテリアルとしてのソフトマター,月刊ソフトマター,日本,2018年01月09日,p21-23

Also Published As

Publication number Publication date
CN114787248A (en) 2022-07-22
US20220389347A1 (en) 2022-12-08
JP2021054927A (en) 2021-04-08
EP4039737A4 (en) 2023-09-27
US11739284B2 (en) 2023-08-29
EP4039737A1 (en) 2022-08-10
WO2021065621A1 (en) 2021-04-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7002080B2 (en) Lubricants and SRT materials
JP2006316169A (en) Solid lubricating material
US7825199B1 (en) Catalytic processes for the controlled polymerization of free radically (co)polymerizable monomers and functional polymeric systems prepared thereby
US11168170B2 (en) Clearance narrowing material, clearance narrowing material composite, and article using same
Wang et al. Self-assembly of catecholic macroinitiator on various substrates and surface-initiated polymerization
Ejaz et al. Fabrication of patterned high-density polymer graft surfaces. 1. Amplification of phase-separated morphology of organosilane blend monolayer by surface-initiated atom transfer radical polymerization
Xu et al. Surface-initiated atom transfer radical polymerization from halogen-terminated Si (111)(Si− X, X= Cl, Br) surfaces for the preparation of well-defined polymer− Si hybrids
JP2019065284A (en) Srt material, composite and production method thereof
EP0408917A1 (en) Novel copolymer comprising an acrylate or methacrylate ester having a fluoroalkyl group
TW202024149A (en) Fluorine-containing polymer and surface treatment agent
Yamago et al. Synthesis of concentrated polymer brushes via surface-initiated organotellurium-mediated living radical polymerization
JP6407513B2 (en) Polymer for surface modification of medical materials
JP7333239B2 (en) Composite material
JP4780710B2 (en) Core-shell type polymer gel fine particles and method for producing the same
EP1637550B1 (en) Catalytic processes for the controlled polymerization of free radically (co) polymerizable monomers and functional polymeric systems prepared thereby
JP7232045B2 (en) Composite material
JPWO2003095083A1 (en) Surfactant and dispersion aid comprising a fluorine-containing graft polymer
WO2021117538A1 (en) Material and sliding system
JP5892570B1 (en) Double network gel-solid hybrid structure
WO2020166128A1 (en) Surface treatment film, method for producing same, and article
JP2022157406A (en) Virus inactivation structure
JP2020094091A (en) Particle, composition, molding, and printed matter
JP3307743B2 (en) Manufacturing method of electrorheological fluid
Glé et al. Synthesis and Characterization of Polyhedral Oligomeric Silsequioxane-Core Star Polystyrene via Nitroxide-Mediated Polymerization
JPH07173487A (en) Electroviscous fluid

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20220701

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20230411

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20230510

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20230801

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20230814

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7333239

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150